JP7444529B2 - power converter - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a power conversion device.

圧接型の半導体モジュールを用いた電力変換装置がある。圧接型の半導体モジュールは、パッケージ部と、パッケージ部の内部に設けられた半導体チップと、を有する。パッケージ部は、一対の電極板と、一対の電極板の間の空間を囲む絶縁性の外囲器と、を有する。圧接型の半導体モジュールは、放熱のため、一対の電極板を一対のヒートシンクで挟み込んだ状態で、電力変換装置に実装される。 There is a power conversion device using a press-contact type semiconductor module. A press-contact type semiconductor module includes a package portion and a semiconductor chip provided inside the package portion. The package portion includes a pair of electrode plates and an insulating envelope surrounding a space between the pair of electrode plates. A pressure contact type semiconductor module is mounted in a power conversion device with a pair of electrode plates sandwiched between a pair of heat sinks for heat dissipation.

このような圧接型の半導体モジュールでは、半導体チップに短絡故障が発生した場合に、パッケージ部の内圧が上昇してパッケージ部が膨らみ、ヒートシンクとの衝突により、パッケージ部が破損してしまう可能性がある。そして、このように内圧の上昇にともなってパッケージ部が破損してしまうと、パッケージ部の破損個所からモジュールの一部が飛散物となって噴出したり、アークが噴出したりしてしまう。 In such press-contact type semiconductor modules, if a short-circuit failure occurs in the semiconductor chip, the internal pressure in the package increases, causing the package to bulge and collide with the heat sink, potentially damaging the package. be. If the package part is damaged as the internal pressure increases in this way, a part of the module may be ejected as scattered objects or an arc may be ejected from the damaged part of the package part.

このため、半導体モジュールの周囲をカバーで覆うことにより、パッケージ部の破損時に生じる飛散物やアークなどの噴出物から周辺部品を保護することが提案されている。半導体チップの短絡故障にともなうパッケージ部の破損は、半導体モジュールと一対のヒートシンクとの積層方向と直交する方向におけるパッケージ部の側面部(外囲器の側面部)おいて、どの位置で発生するか分からない。換言すれば、パッケージ部の破損時に生じる噴出物は、パッケージ部の側面部からどの方向に噴出するか分からない。従って、カバーは、パッケージ部の側面部の全周を囲むように配置する必要がある。 For this reason, it has been proposed to cover the periphery of the semiconductor module with a cover to protect peripheral components from flying objects such as flying objects and arcs that are generated when the package portion is damaged. At what position on the side surface of the package (side surface of the envelope) in the direction orthogonal to the stacking direction of the semiconductor module and the pair of heat sinks does damage to the package due to a short-circuit failure occur in the semiconductor chip? I don't know. In other words, it is not known in which direction the ejected material generated when the package part is damaged will be ejected from the side surface of the package part. Therefore, the cover needs to be placed so as to surround the entire periphery of the side surface of the package part.

しかしながら、パッケージ部の側面部の全周を囲むようにカバーを配置する構成は、電力変換装置の大型化や製造コストの増加などの要因となってしまう。このため、電力変換装置では、より簡単な構成で、圧接型の半導体モジュールのパッケージ部の破損時に生じる噴出物から周辺部品を保護できるようにすることが望まれる。 However, the configuration in which the cover is arranged so as to surround the entire periphery of the side surface of the package portion causes factors such as an increase in the size of the power conversion device and an increase in manufacturing cost. For this reason, it is desired that the power conversion device be able to protect the peripheral components from ejected materials generated when the package portion of the press-contact type semiconductor module is damaged, with a simpler configuration.

特開2019-47591号公報Japanese Patent Application Publication No. 2019-47591

本発明の実施形態は、より簡単な構成で、圧接型の半導体モジュールのパッケージ部の破損時に生じる噴出物から周辺部品を保護できる電力変換装置を提供する。 Embodiments of the present invention provide a power conversion device that has a simpler configuration and can protect peripheral components from ejected matter generated when a package portion of a press-contact type semiconductor module is damaged.

本発明の実施形態によれば、電力の変換を行う電力変換装置であって、2つのヒートシンクと、2つの前記ヒートシンクの間に設けられた圧接型の半導体モジュールと、を有する積層体と、前記積層体の積層方向と直交する方向において前記積層体と並べて設けられたカバーと、を備え、前記半導体モジュールは、パッケージ部と、前記パッケージ部の内部に設けられた半導体チップと、を有し、前記積層体は、前記積層方向から見た時に、前記半導体モジュールの1つの領域のみが2つの前記ヒートシンクよりも外側に位置するように、2つの前記ヒートシンク及び前記半導体モジュールを積層し、前記カバーは、前記積層方向と直交する方向において、前記半導体モジュールの前記1つの領域と対向するように、前記積層体の一部の側方のみに設けられる電力変換装置が提供される。 According to an embodiment of the present invention, there is provided a power conversion device that converts power, and includes a laminate including two heat sinks and a press-contact type semiconductor module provided between the two heat sinks; a cover provided side by side with the laminate in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate, the semiconductor module having a package part and a semiconductor chip provided inside the package part, In the laminate, the two heat sinks and the semiconductor modules are stacked such that only one region of the semiconductor module is located outside the two heat sinks when viewed from the stacking direction, and the cover is , there is provided a power conversion device that is provided only on one side of the stacked body so as to face the one region of the semiconductor module in a direction perpendicular to the stacking direction.

より簡単な構成で、圧接型の半導体モジュールのパッケージ部の破損時に生じる噴出物から周辺部品を保護できる電力変換装置が提供される。 Provided is a power converter device that has a simpler configuration and can protect peripheral components from ejected matter generated when a package portion of a press-contact type semiconductor module is damaged.

実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram schematically representing a power conversion device according to an embodiment. 図2(a)~図2(c)は、電力変換装置の一部を模式的に表すブロック図である。FIGS. 2(a) to 2(c) are block diagrams schematically showing a part of the power conversion device. 図3(a)及び図3(b)は、実施形態に係る半導体モジュールを模式的に表す平面図および一部断面を有する側面図である。FIGS. 3A and 3B are a plan view and a partially cross-sectional side view schematically showing a semiconductor module according to an embodiment. 図4(a)及び図4(b)は、電力変換装置の一部を模式的に表す平面図及び側面図である。FIGS. 4A and 4B are a plan view and a side view schematically showing a part of the power conversion device. 参考の電力変換装置の一部を模式的に表す平面図である。FIG. 2 is a plan view schematically showing a part of a reference power conversion device. 電力変換装置の一部の変形例を模式的に表す平面図である。FIG. 7 is a plan view schematically showing a modified example of a part of the power conversion device.

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Each embodiment will be described below with reference to the drawings.
Note that the drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between parts, etc. are not necessarily the same as those in reality. Further, even when the same part is shown, the dimensions and ratios may be shown differently depending on the drawing.
In the present specification and each figure, the same elements as those described above with respect to the existing figures are denoted by the same reference numerals, and detailed explanations are omitted as appropriate.

図1は、実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
図1に表したように、電力変換装置10は、電力変換器20と、制御装置80と、を備える。電力変換装置10は、端子12a、12bを介してたとえば直流電源(図示せず)に接続される。電力変換装置10は、端子14a~14cを介して、負荷(図示せず)に接続される。負荷は、たとえば誘導電動機や同期電動機等の交流負荷である。他の例では、電力変換装置10は、端子14a~14cを介して交流電源に接続し、端子12a、12bを介して直流負荷に接続する。電力変換装置10は、直流-交流の一方向の電力変換に限らず、双方向の電力変換を行う装置であってもよい。これらはいずれも例示であって、電力変換装置10は、上述に限らず、交流-交流間の電力変換や直流-直流間の電力変換を行う装置を含む電力変換装置であってもよい。
FIG. 1 is a block diagram schematically representing a power conversion device according to an embodiment.
As shown in FIG. 1, the power conversion device 10 includes a power converter 20 and a control device 80. The power conversion device 10 is connected to, for example, a DC power source (not shown) via terminals 12a and 12b. Power conversion device 10 is connected to a load (not shown) via terminals 14a to 14c. The load is, for example, an AC load such as an induction motor or a synchronous motor. In other examples, power converter 10 connects to an AC power source via terminals 14a-14c and to a DC load via terminals 12a, 12b. The power conversion device 10 is not limited to one-way DC-AC power conversion, but may be a device that performs bidirectional power conversion. These are all examples, and the power converter 10 is not limited to the above, but may be a power converter including a device that performs AC-to-AC power conversion or DC-to-DC power conversion.

電力変換器20は、電力変換部22を有する。電力変換部22は、圧接型の半導体モジュール30を有する。半導体モジュール30は、たとえば、主端子30a、30bと制御端子30cとを有する。半導体モジュール30は、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等の半導体チップを複数個搭載し、これらを並列に接続したモジュールである。IGBTの場合には、主端子30aはコレクタ端子であり、主端子30bはエミッタ端子であり、制御端子30cはゲート端子である。半導体モジュール30は、ファーストリカバリダイオード等の2端子のモジュールであってもよい。 Power converter 20 has a power conversion section 22. The power conversion section 22 includes a pressure-contact type semiconductor module 30. The semiconductor module 30 has, for example, main terminals 30a and 30b and a control terminal 30c. The semiconductor module 30 is a module in which a plurality of semiconductor chips such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) and MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) are mounted and connected in parallel. In the case of an IGBT, the main terminal 30a is a collector terminal, the main terminal 30b is an emitter terminal, and the control terminal 30c is a gate terminal. The semiconductor module 30 may be a two-terminal module such as a fast recovery diode.

半導体モジュール30は、単一の半導体チップを搭載する場合に限らず、複数種類の半導体チップを搭載してもよい。複数種類の半導体チップは、たとえばIGBTおよびファーストリカバリダイオード等である。 The semiconductor module 30 is not limited to mounting a single semiconductor chip, and may include multiple types of semiconductor chips. The plurality of types of semiconductor chips include, for example, IGBTs and fast recovery diodes.

制御装置80は、電力変換器20に供給され、また、電力変換器20が出力する直流電圧や交流電圧、交流電流等を検出して、電力変換部22の半導体モジュール30を駆動する駆動信号を生成する。制御装置80は、生成した駆動信号を電力変換部22に供給して、所望の出力等を得るように電力変換器20を制御する。制御装置80は、例えば、半導体モジュール30の制御端子30cと接続され、半導体モジュール30のスイッチングを制御することにより、電力変換器20による電力の変換を制御する。 The control device 80 detects DC voltage, AC voltage, AC current, etc. that are supplied to the power converter 20 and output from the power converter 20, and generates a drive signal for driving the semiconductor module 30 of the power converter 22. generate. The control device 80 supplies the generated drive signal to the power converter 22 and controls the power converter 20 to obtain a desired output or the like. The control device 80 is connected to the control terminal 30c of the semiconductor module 30, for example, and controls the conversion of power by the power converter 20 by controlling switching of the semiconductor module 30.

図2(a)及び図2(b)は、電力変換装置の一部を模式的に表すブロック図である。
図2(c)は、図2(a)及び図2(b)の構成要素の一部の模式図である。
図2(a)及び図2(b)には、電力変換部22のうち異なる回路形式の概略の構成が示されている。
FIGS. 2(a) and 2(b) are block diagrams schematically showing a part of the power conversion device.
FIG. 2(c) is a schematic diagram of some of the components of FIGS. 2(a) and 2(b).
FIGS. 2A and 2B show schematic configurations of different circuit types of the power conversion section 22.

図2(a)に表した電力変換部22aは、例えば、MMC(Modular Multilevel Converter)方式のチョッパセルである。MMC方式では、複数個のチョッパセルがカスケードに接続される。電力変換部22aは、2つの半導体モジュール30と、2つのダイオードDと、コンデンサCと、を有する。2つの半導体モジュール30は、直列に接続されている。直列に接続された2つの半導体モジュール30は、積層体40を構成する。積層体40の両端にコンデンサCが接続されている。ダイオードDは、半導体モジュール30に逆並列に接続されている。電力変換部22aは、ハーフブリッジ構成のチョッパセルである。なお、図示しないが、2つのダイオードDも積層体を構成し、IGBTの積層体40に接続してもよい。 The power converter 22a shown in FIG. 2A is, for example, a chopper cell of an MMC (Modular Multilevel Converter) type. In the MMC method, multiple chopper cells are connected in cascade. The power converter 22a includes two semiconductor modules 30, two diodes D, and a capacitor C. The two semiconductor modules 30 are connected in series. Two semiconductor modules 30 connected in series constitute a stacked body 40. Capacitors C are connected to both ends of the laminate 40. Diode D is connected in antiparallel to semiconductor module 30. The power converter 22a is a chopper cell with a half-bridge configuration. Although not shown, the two diodes D may also constitute a laminate and may be connected to the IGBT laminate 40.

図2(b)に表した電力変換部22bは、2レベル出力の単相インバータ回路である。電力変換部22bは、2つの積層体40と、4つのダイオードDと、コンデンサCと、を有する。2つの積層体40は、並列に接続されている。ダイオードDは、半導体モジュール30に逆並列にそれぞれ接続されている。コンデンサCは、2つの積層体40に並列に接続されている。 The power converter 22b shown in FIG. 2(b) is a single-phase inverter circuit with two-level output. The power converter 22b includes two laminates 40, four diodes D, and a capacitor C. The two stacked bodies 40 are connected in parallel. The diodes D are each connected in antiparallel to the semiconductor module 30. Capacitor C is connected to the two laminates 40 in parallel.

図2(c)に表したように、この例では、積層体40は、2つの半導体モジュール30と、3つのヒートシンク41~43と、を有する。一方の半導体モジュール30は、一対のヒートシンク41、42の間に設けられている。他方の半導体モジュール30は、一対のヒートシンク42、43の間に設けられている。換言すれば、半導体モジュール30及びヒートシンク41~43は、交互に積層して設けられる。積層体40(半導体モジュール30及びヒートシンク41~43)の積層方向は、例えば、上下方向である。半導体モジュール30及びヒートシンク41~43は、上下方向に交互に積層して設けられる。但し、積層体40の積層方向は、上下方向に限ることなく、任意の方向でよい。 As shown in FIG. 2(c), in this example, the stacked body 40 includes two semiconductor modules 30 and three heat sinks 41 to 43. One semiconductor module 30 is provided between a pair of heat sinks 41 and 42. The other semiconductor module 30 is provided between a pair of heat sinks 42 and 43. In other words, the semiconductor module 30 and the heat sinks 41 to 43 are alternately stacked. The stacking direction of the stacked body 40 (semiconductor module 30 and heat sinks 41 to 43) is, for example, the vertical direction. The semiconductor module 30 and the heat sinks 41 to 43 are stacked alternately in the vertical direction. However, the stacking direction of the stacked body 40 is not limited to the vertical direction, and may be any direction.

積層体40は、例えば、積層体40の積層方向に延びるボルトと、このボルトに噛み合うナットと、により、ヒートシンク41、43の両側から締め付けるようにして固定される。これにより、一方の半導体モジュール30は、一対のヒートシンク41、42の間に挟み込まれた状態で固定され、他方の半導体モジュール30は、一対のヒートシンク42、43の間に挟み込まれた状態で固定される。換言すれば、ヒートシンク41とヒートシンク43との間に、2つの半導体モジュール30と、2つの半導体モジュール30の間のヒートシンク42と、が挟み込まれた状態で固定される。 The laminate 40 is fixed by tightening from both sides of the heat sinks 41 and 43, for example, with bolts extending in the stacking direction of the laminate 40 and nuts that engage the bolts. As a result, one semiconductor module 30 is fixed between the pair of heat sinks 41 and 42, and the other semiconductor module 30 is fixed between the pair of heat sinks 42 and 43. Ru. In other words, the two semiconductor modules 30 and the heat sink 42 between the two semiconductor modules 30 are sandwiched and fixed between the heat sink 41 and the heat sink 43.

一方の半導体モジュール30は、ヒートシンク41、42に接触し、ヒートシンク41、42と電気的に接続される。他方の半導体モジュール30は、ヒートシンク42、43に接触し、ヒートシンク42、43と電気的に接続される。2つの半導体モジュール30は、ヒートシンク42を介して直列に接続される。このように、ヒートシンク41~43は、半導体モジュール30の放熱に用いられるとともに、半導体モジュール30の電気的な接続にも用いられる。ヒートシンク41~43には、例えば、高い熱伝導率と高い導電性とを有する金属材料などが用いられる。 One semiconductor module 30 contacts the heat sinks 41 and 42 and is electrically connected to the heat sinks 41 and 42. The other semiconductor module 30 contacts the heat sinks 42 and 43 and is electrically connected to the heat sinks 42 and 43. The two semiconductor modules 30 are connected in series via a heat sink 42. In this way, the heat sinks 41 to 43 are used to dissipate heat from the semiconductor module 30, and are also used to electrically connect the semiconductor module 30. For example, a metal material having high thermal conductivity and high electrical conductivity is used for the heat sinks 41 to 43.

電力変換部22の構成は、上述に限られない。電力変換部22は、MMC方式のためのフルブリッジ形式のチョッパセルであってもよい。電力変換部22は、三相インバータ回路であってもよいし、ダイオードクランプ型のマルチレベル変換回路等であってもよい。 The configuration of the power converter 22 is not limited to the above. The power converter 22 may be a full-bridge type chopper cell for the MMC system. The power conversion unit 22 may be a three-phase inverter circuit, a diode clamp type multilevel conversion circuit, or the like.

積層体40の構成も上述に限られない。半導体モジュール30は、一対のヒートシンク41、42に挟み込まれて取り付けられていればよい。積層体40に含まれる半導体モジュール30の直列数は3個や4個以上であってもよいし、回路形式も問わない。積層体40に含まれる半導体モジュール30の数は、1つであってもよく、単一の半導体モジュール30をヒートシンク41、42に挟み込んだ形式でもかまわない。積層体40は、1つの半導体モジュール30と、一対のヒートシンク41、42と、を少なくとも有していればよい。 The configuration of the laminate 40 is also not limited to the above. The semiconductor module 30 only needs to be attached while being sandwiched between a pair of heat sinks 41 and 42. The number of semiconductor modules 30 included in the stacked body 40 in series may be three or four or more, and the circuit format is not limited. The number of semiconductor modules 30 included in the stacked body 40 may be one, or a single semiconductor module 30 may be sandwiched between heat sinks 41 and 42. The laminate 40 only needs to include at least one semiconductor module 30 and a pair of heat sinks 41 and 42.

このように、電力変換装置10は、積層体40を備える。積層体40は、2つのヒートシンク41、42と、2つのヒートシンク41、42の間に設けられた圧接型の1つの半導体モジュール30と、を少なくとも有する。積層体40は、複数のヒートシンク41~43と、複数の半導体モジュール30と、を有してもよい。この場合、複数の半導体モジュール30は、複数のヒートシンク41~43のそれぞれの間に設けられる。従って、複数のヒートシンク41~43の数は、複数の半導体モジュール30の数よりも1つ多くなる。 In this way, the power conversion device 10 includes the stacked body 40. The laminate 40 includes at least two heat sinks 41 and 42 and one press-contact type semiconductor module 30 provided between the two heat sinks 41 and 42. The stacked body 40 may include a plurality of heat sinks 41 to 43 and a plurality of semiconductor modules 30. In this case, the plurality of semiconductor modules 30 are provided between each of the plurality of heat sinks 41 to 43. Therefore, the number of heat sinks 41 to 43 is one more than the number of semiconductor modules 30.

図3(a)及び図3(b)は、実施形態に係る半導体モジュールを模式的に表す平面図および一部断面を有する側面図である。
図3(a)及び図3(b)に表したように、圧接型の半導体モジュール30は、パッケージ部31と、パッケージ部31の内部に設けられた半導体チップ32と、を有する。パッケージ部31は、一対の電極板33、34と、外囲器35と、を有する。
FIGS. 3A and 3B are a plan view and a partially cross-sectional side view schematically showing a semiconductor module according to an embodiment.
As shown in FIGS. 3A and 3B, the pressure contact type semiconductor module 30 includes a package section 31 and a semiconductor chip 32 provided inside the package section 31. The package section 31 includes a pair of electrode plates 33 and 34 and an envelope 35.

電極板33は、円形の板状体である。電極板34は、電極板33とほぼ平行に設けられ、電極板33とほぼ同一形状の円形の板状体である。電極板34は、半導体チップ32が設けられている側に、凸部を有する。電極板34は、この凸部を介して半導体チップ32と電気的に接続される。これらの電極板33、34は、例えば、高導電率かつ高熱伝導率を有する金属材料によって形成される。金属材料は、例えば、銅(Cu)やCuを含む合金などである。 The electrode plate 33 is a circular plate-shaped body. The electrode plate 34 is a circular plate-shaped body that is provided substantially parallel to the electrode plate 33 and has substantially the same shape as the electrode plate 33. The electrode plate 34 has a convex portion on the side where the semiconductor chip 32 is provided. The electrode plate 34 is electrically connected to the semiconductor chip 32 via this convex portion. These electrode plates 33 and 34 are made of, for example, a metal material having high electrical conductivity and high thermal conductivity. The metal material is, for example, copper (Cu) or an alloy containing Cu.

半導体チップ32は、電極板33、34の間に設けられている。半導体チップ32は、たとえばIGBTである。半導体チップ32は、例えば、一対の主端子と制御端子とを有する。半導体チップ32の一方の主端子は、電極板33と対向する面に設けられる。半導体チップ32の他方の主端子は、電極板34と対向する面に設けられる。半導体チップ32の一方の主端子は、電極板33と電気的に接続される。半導体チップ32の他方の主端子は、電極板34の凸部を介して電極板34と電気的に接続される。これにより、電極板33は、半導体モジュール30の一方の主端子30aとなり、電極板34は、半導体モジュール30の他方の主端子30bとなる。 The semiconductor chip 32 is provided between electrode plates 33 and 34. The semiconductor chip 32 is, for example, an IGBT. The semiconductor chip 32 has, for example, a pair of main terminals and a control terminal. One main terminal of the semiconductor chip 32 is provided on a surface facing the electrode plate 33. The other main terminal of the semiconductor chip 32 is provided on the surface facing the electrode plate 34. One main terminal of the semiconductor chip 32 is electrically connected to the electrode plate 33 . The other main terminal of the semiconductor chip 32 is electrically connected to the electrode plate 34 via the convex portion of the electrode plate 34. Thereby, the electrode plate 33 becomes one main terminal 30a of the semiconductor module 30, and the electrode plate 34 becomes the other main terminal 30b of the semiconductor module 30.

半導体モジュール30は、例えば、複数の半導体チップ32を有する。複数の半導体チップ32は、電極板33、34の間において、積層方向と直交する面内に、格子状(行列状)に並べて設けられる。複数の半導体チップ32は、例えば、電極板33の電極板34と対向する面に並べて設けられる。複数の半導体チップ32は、それぞれ電極板33、34に接続されることにより、並列に接続される。 The semiconductor module 30 includes, for example, a plurality of semiconductor chips 32. The plurality of semiconductor chips 32 are arranged in a grid (matrix) between the electrode plates 33 and 34 in a plane perpendicular to the stacking direction. For example, the plurality of semiconductor chips 32 are arranged side by side on the surface of the electrode plate 33 that faces the electrode plate 34 . The plurality of semiconductor chips 32 are connected in parallel by being connected to electrode plates 33 and 34, respectively.

半導体チップ32の制御端子は、配線基板36に接続されている。配線基板36は、電極板34の凸部を貫通するような開口を有する絶縁性の基板である。並列に接続された各半導体チップ32の制御端子は、配線基板36によって、外部に引き出すための端子(半導体モジュール30の制御端子30c)に接続される。 A control terminal of the semiconductor chip 32 is connected to a wiring board 36. The wiring board 36 is an insulating board having an opening that passes through the convex portion of the electrode plate 34 . The control terminals of the semiconductor chips 32 connected in parallel are connected to terminals (control terminals 30c of the semiconductor module 30) for leading out to the outside via the wiring board 36.

外囲器35は、一対の電極板33、34の間に空く空間の側方を塞ぐ。半導体チップ32は、換言すれば、電極板33、34と外囲器35とで囲まれた空間内に設けられる。外囲器35は、半導体チップ32を気密封止し、外部環境から半導体チップ32を遮断する。外囲器35は、セラミック等の絶縁材料によって形成され、電極板33、34の間を電気的に絶縁する。 The envelope 35 closes the side of the space between the pair of electrode plates 33 and 34. In other words, the semiconductor chip 32 is provided in a space surrounded by the electrode plates 33 and 34 and the envelope 35. The envelope 35 hermetically seals the semiconductor chip 32 and isolates the semiconductor chip 32 from the external environment. The envelope 35 is formed of an insulating material such as ceramic, and electrically insulates between the electrode plates 33 and 34.

パッケージ部31は、例えば、緩衝部材37、38をさらに有する。緩衝部材37、38は、中空円板状の部材である。緩衝部材37、38は、ほぼ平行に配置されている。緩衝部材37、38は、中空の開口部分で、電極板33、34の円周の外縁にそれぞれ接続されている。緩衝部材37、38は、例えば、電極板33、34の径方向(積層方向と直交する方向)に向かって延伸し、積層方向に屈曲した後、再度径方向に屈曲して延伸する。 The package part 31 further includes buffer members 37 and 38, for example. The buffer members 37 and 38 are hollow disc-shaped members. The buffer members 37 and 38 are arranged substantially parallel to each other. The buffer members 37 and 38 are hollow openings and are connected to the circumferential outer edges of the electrode plates 33 and 34, respectively. For example, the buffer members 37 and 38 extend in the radial direction of the electrode plates 33 and 34 (direction perpendicular to the lamination direction), are bent in the lamination direction, and then are bent in the radial direction again and stretched.

緩衝部材37、38は、外囲器35を保持する。外囲器35は、緩衝部材37、38に挟み込まれるようにして固定されている。外囲器35は、緩衝部材37、38に挟まれることにより、電極板33、34の間に空く空間の側方を塞ぐ。例えば、緩衝部材37、38が、電極板33、34に密着するとともに、外囲器35に密着する。これにより、パッケージ部31の内部の空間が、気密封止される。 The buffer members 37 and 38 hold the envelope 35. The envelope 35 is sandwiched and fixed between buffer members 37 and 38. The envelope 35 is sandwiched between the buffer members 37 and 38 to close the side of the space between the electrode plates 33 and 34. For example, the buffer members 37 and 38 are in close contact with the electrode plates 33 and 34, and are also in close contact with the envelope 35. Thereby, the space inside the package part 31 is hermetically sealed.

緩衝部材37、38は、圧接型の半導体モジュール30の通常の動作において、電極板33、34が温度変化によって膨張又は収縮した場合に、電極板33、34の形状の変化を吸収する。これにより、電極板33、34および外囲器35の膨張係数の相違による半導体モジュール30の耐湿性の劣化等を抑制することができる。 The buffer members 37 and 38 absorb changes in the shape of the electrode plates 33 and 34 when the electrode plates 33 and 34 expand or contract due to temperature changes during normal operation of the pressure contact type semiconductor module 30. Thereby, it is possible to suppress deterioration of the moisture resistance of the semiconductor module 30 due to the difference in the expansion coefficients of the electrode plates 33, 34 and the envelope 35.

図4(a)及び図4(b)は、電力変換装置の一部を模式的に表す平面図及び側面図である。
図4(a)及び図4(b)に表したように、積層体40は、積層体40の積層方向から見た時に、半導体モジュール30の1つの領域30Rのみがヒートシンク41~43よりも外側に位置するように、半導体モジュール30及びヒートシンク41~43を積層する。例えば、積層体40の積層方向が上下方向である場合には、積層体40は、上方から見た時に、半導体モジュール30の1つの領域30Rのみがヒートシンク41~43よりも外側に位置するように、半導体モジュール30及びヒートシンク41~43を積層する。
FIGS. 4A and 4B are a plan view and a side view schematically showing a part of the power conversion device.
As shown in FIGS. 4(a) and 4(b), in the stacked body 40, only one region 30R of the semiconductor module 30 is located outside the heat sinks 41 to 43 when viewed from the stacking direction of the stacked body 40. The semiconductor module 30 and heat sinks 41 to 43 are stacked so that they are located at . For example, when the stacking direction of the laminate 40 is the vertical direction, the laminate 40 is arranged such that only one region 30R of the semiconductor module 30 is located outside the heat sinks 41 to 43 when viewed from above. , the semiconductor module 30 and heat sinks 41 to 43 are stacked.

積層体40は、より詳しくは、積層方向から見た時に、半導体モジュール30のパッケージ部31の1つの領域30Rのみがヒートシンク41~43よりも外側に位置するように、半導体モジュール30及びヒートシンク41~43を積層する。パッケージ部31は、例えば、電極板33、34、外囲器35、及び緩衝部材37、38の一部を1つの領域30Rとしてヒートシンク41~43よりも外側に配置する。領域30Rは、換言すれば、積層方向において、ヒートシンク41~43と重ならない領域である。 More specifically, the laminate 40 is constructed by stacking the semiconductor module 30 and the heat sinks 41 to 43 such that only one region 30R of the package portion 31 of the semiconductor module 30 is located outside of the heat sinks 41 to 43 when viewed from the stacking direction. 43 is stacked. In the package part 31, for example, the electrode plates 33, 34, the envelope 35, and part of the buffer members 37, 38 are arranged as one region 30R outside the heat sinks 41 to 43. In other words, the region 30R is a region that does not overlap with the heat sinks 41 to 43 in the stacking direction.

積層体40が複数の半導体モジュール30を有する場合、複数の半導体モジュール30のそれぞれは、1つの領域30Rのみが複数のヒートシンク41~43よりも外側に位置するように、複数のヒートシンク41~43のそれぞれの間に設けられる。そして、複数のヒートシンク41~43のそれぞれの1つの領域30Rは、積層方向から見た時に重なるように配置される。換言すれば、ヒートシンク41~43よりも外側に位置する半導体モジュール30の1つの領域30Rは、複数の半導体モジュール30のそれぞれで実質的に同じ位置に配置される。但し、複数の半導体モジュール30のそれぞれの領域30Rの形状や大きさなどは、必ずしも完全に同じでなくてもよい。複数の半導体モジュール30のそれぞれの領域30Rは、積層方向から見た時に少なくとも一部が重なるように配置されていればよい。 When the stacked body 40 has a plurality of semiconductor modules 30, each of the plurality of semiconductor modules 30 is arranged in a plurality of heat sinks 41 to 43 such that only one region 30R is located outside of the plurality of heat sinks 41 to 43. provided between each. One region 30R of each of the plurality of heat sinks 41 to 43 is arranged so as to overlap when viewed from the stacking direction. In other words, one region 30R of the semiconductor module 30 located outside the heat sinks 41 to 43 is arranged at substantially the same position in each of the plurality of semiconductor modules 30. However, the shapes and sizes of the regions 30R of the plurality of semiconductor modules 30 do not necessarily have to be completely the same. The regions 30R of the plurality of semiconductor modules 30 may be arranged so that at least a portion thereof overlaps when viewed from the stacking direction.

積層方向から見た時の半導体モジュール30の形状は、例えば、円形状である。積層方向から見た時のヒートシンク41~43の形状は、例えば、矩形状である。ヒートシンク41~43は、積層方向から見た時に、半導体モジュール30の中心に対して、中心を積層方向と直交する方向にずらして半導体モジュール30と積層される。これにより、ヒートシンク41~43は、半導体モジュール30の外周縁の一部のみを領域30Rとして外側に配置させる。半導体モジュール30の領域30Rは、積層方向から見た時に、矩形状のヒートシンク41~43の1つの辺のみに接するように、ヒートシンク41~43と積層される。但し、半導体モジュール30やヒートシンク41~43の形状などは、上記に限定されるものではない。 The shape of the semiconductor module 30 when viewed from the stacking direction is, for example, circular. The shape of the heat sinks 41 to 43 when viewed from the stacking direction is, for example, rectangular. The heat sinks 41 to 43 are stacked with the semiconductor module 30 with their centers shifted in a direction perpendicular to the stacking direction with respect to the center of the semiconductor module 30 when viewed from the stacking direction. Thereby, the heat sinks 41 to 43 are arranged outside only a part of the outer peripheral edge of the semiconductor module 30 as the region 30R. The region 30R of the semiconductor module 30 is stacked with the heat sinks 41 to 43 so as to contact only one side of the rectangular heat sinks 41 to 43 when viewed from the stacking direction. However, the shapes of the semiconductor module 30 and the heat sinks 41 to 43 are not limited to the above.

図4(a)及び図4(b)に表したように、電力変換装置10は、カバー50をさらに備える。
カバー50は、積層体40の積層方向と直交する方向において積層体40と並べて設けられる。カバー50は、積層体40の積層方向と直交する方向において、半導体モジュール30の1つの領域30Rと対向するように、積層体40の一部の側方のみに設けられる。カバー50は、積層体40の一部の側方のみと対向し、積層体40の別の一部の側方とは対向しない。換言すれば、カバー50は、積層方向から見た時に、積層体40を囲わない。
As shown in FIGS. 4(a) and 4(b), the power conversion device 10 further includes a cover 50.
The cover 50 is provided side by side with the laminate 40 in a direction perpendicular to the direction in which the laminate 40 is laminated. The cover 50 is provided only on one side of the laminate 40 so as to face one region 30R of the semiconductor module 30 in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate 40. The cover 50 faces only one side of the stacked body 40 and does not face another side of the stacked body 40 . In other words, the cover 50 does not surround the stacked body 40 when viewed from the stacking direction.

カバー50は、例えば、積層方向から見た時に、矩形状のヒートシンク41~43の4つの辺のうち、半導体モジュール30の領域30Rと接する1つの辺のみと対向し、残りの3つの辺と対向しないように、積層体40の一部の側方のみに設けられる。 For example, when viewed from the stacking direction, the cover 50 faces only one of the four sides of the rectangular heat sinks 41 to 43 that contacts the region 30R of the semiconductor module 30, and faces the remaining three sides. They are provided only on some sides of the laminate 40 to prevent the damage from occurring.

図5は、参考の電力変換装置の一部を模式的に表す平面図である。
なお、上記実施形態と機能・構成上実質的に同じものについては、同符号を付し、詳細な説明は省略する。
図5に表したように、参考例の積層体40aでは、ヒートシンク41a~43aの外形寸法が、半導体モジュール30の外形寸法よりも小さく、積層体40aの積層方向から見た時に、半導体モジュール30の複数の領域30Rがヒートシンク41a~43aよりも外側に位置するように、半導体モジュール30及びヒートシンク41a~43aが積層されている。
FIG. 5 is a plan view schematically showing a part of a reference power conversion device.
Components that are substantially the same in function and configuration as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
As shown in FIG. 5, in the laminate 40a of the reference example, the external dimensions of the heat sinks 41a to 43a are smaller than the external dimensions of the semiconductor module 30, and when viewed from the stacking direction of the laminate 40a, The semiconductor module 30 and the heat sinks 41a to 43a are stacked such that the plurality of regions 30R are located outside the heat sinks 41a to 43a.

参考例では、例えば、矩形状のヒートシンク41a~43aの各辺の長さが、円形状の半導体モジュール30の直径よりも短い。これにより、参考例の積層体40aでは、積層方向から見た時に、ヒートシンク41a~43aの4つの辺のそれぞれに接するように、4つの領域30Rがヒートシンク41a~43aよりも外側に位置するように、半導体モジュール30及びヒートシンク41a~43aが積層されている。 In the reference example, the length of each side of the rectangular heat sinks 41a to 43a is shorter than the diameter of the circular semiconductor module 30, for example. As a result, in the laminate 40a of the reference example, when viewed from the stacking direction, the four regions 30R are located outside the heat sinks 41a to 43a so as to touch each of the four sides of the heat sinks 41a to 43a. , a semiconductor module 30, and heat sinks 41a to 43a are stacked.

また、参考例では、カバー50aが、積層方向から見た時に、積層体40aを囲むように設けられている。換言すれば、カバー50aが、積層体40aの側方の全周と対向するように設けられている。 Further, in the reference example, the cover 50a is provided so as to surround the stacked body 40a when viewed from the stacking direction. In other words, the cover 50a is provided so as to face the entire lateral circumference of the stacked body 40a.

圧接型の半導体モジュール30では、半導体チップ32に短絡故障が発生した場合に、パッケージ部31の内圧が上昇してパッケージ部31が膨らみ、ヒートシンク41~43との衝突により、パッケージ部31が破損してしまう可能性がある。そして、このように内圧の上昇にともなってパッケージ部31が破損してしまうと、パッケージ部31の破損個所から半導体モジュール30の一部が飛散物となって噴出したり、アークが噴出したりしてしまう。 In the pressure contact type semiconductor module 30, when a short-circuit failure occurs in the semiconductor chip 32, the internal pressure of the package part 31 increases and the package part 31 swells, and the package part 31 is damaged due to collision with the heat sinks 41 to 43. There is a possibility that it will happen. If the package part 31 is damaged due to the increase in internal pressure, part of the semiconductor module 30 may be ejected from the damaged part of the package part 31 as scattered objects, or an arc may be ejected. It ends up.

半導体モジュール30の一部がヒートシンク41~43よりも外側に位置する場合、パッケージ部31が膨らんだ際に、半導体モジュール30のうち、ヒートシンク41~43と重なっている部分では、応力が分散され、ヒートシンク41~43の端部と接する箇所に応力が集中する。パッケージ部31の膨張にともなうパッケージ部31の破損は、こうした応力の集中する箇所において発生しやすい。 When a portion of the semiconductor module 30 is located outside the heat sinks 41 to 43, when the package portion 31 expands, stress is dispersed in the portion of the semiconductor module 30 that overlaps with the heat sinks 41 to 43. Stress is concentrated at locations that contact the ends of the heat sinks 41 to 43. Damage to the package portion 31 due to expansion of the package portion 31 is likely to occur at locations where such stress is concentrated.

このため、図5に表した参考例のように、積層方向から見た時に、半導体モジュール30の複数の領域30Rがヒートシンク41a~43aよりも外側に位置する場合には、複数の領域30Rのどの位置でパッケージ部31の破損が発生するか分からない。例えば、半導体モジュール30が複数の半導体チップ32を有する場合には、短絡故障が発生した半導体チップ32の位置によって、パッケージ部31の破損が発生する箇所が変化する。従って、図5に表したように、参考例では、積層体40aの全周を囲むようにカバー50aを設けることにより、パッケージ部31の破損時に生じる飛散物やアークなどの噴出物から周辺部品を保護している。 For this reason, as in the reference example shown in FIG. It is not known whether the package portion 31 will be damaged depending on the position. For example, when the semiconductor module 30 has a plurality of semiconductor chips 32, the location where the package portion 31 is damaged changes depending on the location of the semiconductor chip 32 where the short-circuit failure occurs. Therefore, as shown in FIG. 5, in the reference example, by providing a cover 50a to surround the entire periphery of the laminate 40a, peripheral parts are protected from ejected objects such as flying objects and arcs generated when the package part 31 is damaged. Protecting.

また、積層方向から見た時に、半導体モジュール30の全体がヒートシンクと重なっている場合にも、パッケージ部31の膨張を吸収する箇所が無くなるため、パッケージ部31のどの位置で破損が発生するか分からなくなる。従って、この場合にも、積層体の全周を囲むようにカバーを設ける必要がある。 Furthermore, even if the entire semiconductor module 30 overlaps the heat sink when viewed from the stacking direction, there is no place to absorb the expansion of the package part 31, so it is difficult to determine where damage will occur in the package part 31. It disappears. Therefore, also in this case, it is necessary to provide a cover so as to surround the entire periphery of the laminate.

これに対し、本実施形態に係る電力変換装置10では、積層体40が、積層体40の積層方向から見た時に、半導体モジュール30の1つの領域30Rのみがヒートシンク41~43よりも外側に位置するように、半導体モジュール30及びヒートシンク41~43を積層する。 In contrast, in the power conversion device 10 according to the present embodiment, only one region 30R of the semiconductor module 30 is located outside the heat sinks 41 to 43 when the stacked body 40 is viewed from the stacking direction of the stacked body 40. The semiconductor module 30 and heat sinks 41 to 43 are stacked in such a manner.

これにより、本実施形態に係る電力変換装置10では、応力の集中箇所を1つの領域30Rの部分のみに限定することができる。従って、本実施形態に係る電力変換装置10では、半導体チップ32に短絡故障が発生し、パッケージ部31が膨らんだ際に、1つの領域30Rの部分においてパッケージ部31を破損し易くさせ、他の部分でのパッケージ部31の破損を抑制することができる。換言すれば、半導体チップ32に短絡故障が発生し、パッケージ部31が膨らんだ際に、1つの領域30Rの部分において噴出物を噴出し易くさせ、他の方向への噴出物の噴出を抑制することができる。電力変換装置10では、噴出物の噴出方向を限定することができる。 Thereby, in the power conversion device 10 according to the present embodiment, the stress concentration location can be limited to only one region 30R. Therefore, in the power conversion device 10 according to the present embodiment, when a short-circuit failure occurs in the semiconductor chip 32 and the package portion 31 swells, the package portion 31 is easily damaged in one region 30R, and the other portions are easily damaged. Damage to the package part 31 at some parts can be suppressed. In other words, when a short-circuit failure occurs in the semiconductor chip 32 and the package portion 31 swells, the ejecta is made easier to eject in one region 30R, and the ejecta is suppressed from ejecting in other directions. be able to. In the power conversion device 10, the direction in which the ejected material is ejected can be limited.

そして、本実施形態に係る電力変換装置10では、積層体40の積層方向と直交する方向において、半導体モジュール30の1つの領域30Rと対向するように、積層体40の一部の側方のみにカバー50を設けている。これにより、1つの領域30Rの部分から噴出した噴出物から周辺部品を適切に保護することができる。さらに、図5に表した参考例のように、パッケージ部31の側面部の全周を囲むようにカバー50aを配置する構成と比べて、カバー50の構成を簡単にすることができる。 In the power conversion device 10 according to the present embodiment, only a part of the side of the laminate 40 is provided so as to face one region 30R of the semiconductor module 30 in the direction orthogonal to the stacking direction of the laminate 40. A cover 50 is provided. Thereby, peripheral parts can be appropriately protected from the ejected material ejected from one region 30R. Furthermore, the structure of the cover 50 can be simplified compared to the structure in which the cover 50a is arranged so as to surround the entire circumference of the side surface of the package part 31, as in the reference example shown in FIG.

このように、本実施形態に係る電力変換装置10では、より簡単な構成で、圧接型の半導体モジュール30のパッケージ部31の破損時に生じる噴出物から周辺部品を保護することができる。本実施形態に係る電力変換装置10では、カバー50の構成を簡単にし、電力変換装置10の大型化や製造コストの増加などを抑制することができる。 In this manner, the power conversion device 10 according to the present embodiment can protect peripheral components from ejected materials generated when the package portion 31 of the press-contact type semiconductor module 30 is damaged with a simpler configuration. In the power conversion device 10 according to the present embodiment, the structure of the cover 50 is simplified, and it is possible to suppress an increase in the size of the power conversion device 10 and an increase in manufacturing cost.

カバー50は、例えば、絶縁性である。これにより、例えば、通常動作時において、半導体モジュール30とカバー50との間にアークが発生してしまうことなどを抑制することができる。また、パッケージ部31の破損時に半導体モジュール30から噴出したアークが、カバー50を介して周辺部品に影響を与えてしまうことなどを抑制することができる。カバー50には、例えば、FRP(Fiber Reinforced Plastics)などの絶縁性と高い強度とを有する材料が用いられる。これにより、例えば、噴出部がカバー50を突き抜けて周辺部品に影響を与えてしまうことを抑制することができる。 The cover 50 is, for example, insulating. Thereby, for example, it is possible to suppress the occurrence of an arc between the semiconductor module 30 and the cover 50 during normal operation. Further, it is possible to suppress the arc ejected from the semiconductor module 30 when the package portion 31 is damaged from affecting peripheral components via the cover 50. For the cover 50, a material having insulation properties and high strength, such as FRP (Fiber Reinforced Plastics), is used. Thereby, for example, it is possible to prevent the ejection portion from penetrating the cover 50 and affecting peripheral components.

カバー50は、例えば、積層方向に延びるとともに、積層体40とカバー50との並ぶ第1方向及び積層方向と直交する第2方向に延びる平板状の本体部51を有する。本体部51は、例えば、矩形状のヒートシンク41~43の領域30Rを外側に配置した1つの辺に沿って延びる略矩形の平板状である。例えば、積層方向を上下方向とし、積層体40とカバー50との並ぶ第1方向を前後方向とし、上下方向及び前後方向と直交する第2方向を左右方向とする時、本体部51は、上下方向及び左右方向に延びる略矩形の平板状である。 The cover 50 has, for example, a flat main body portion 51 that extends in the stacking direction, a first direction in which the stacked body 40 and the cover 50 are lined up, and a second direction perpendicular to the stacking direction. The main body portion 51 has, for example, a substantially rectangular flat plate shape extending along one side with the regions 30R of the rectangular heat sinks 41 to 43 disposed on the outside. For example, when the stacking direction is the up-down direction, the first direction in which the stacked body 40 and the cover 50 are lined up is the front-back direction, and the second direction orthogonal to the up-down direction and the front-back direction is the left-right direction, the main body 51 is It has a substantially rectangular flat plate shape extending in both the left and right directions.

本体部51の左右方向の長さは、例えば、領域30Rの左右方向の長さ以上である。これにより、噴出物の飛散をより確実に抑制することができる。また、本体部51の左右方向の長さは、例えば、矩形状のヒートシンク41~43の左右方向の1つの辺の長さ以上であることがより好適である。これにより、噴出物の飛散をより確実に抑制することができる。噴出物から周辺部品をより確実に保護することができる。 The length of the main body portion 51 in the left-right direction is, for example, greater than or equal to the length of the region 30R in the left-right direction. Thereby, scattering of the ejected material can be suppressed more reliably. Further, it is more preferable that the length of the main body portion 51 in the left-right direction is, for example, equal to or longer than the length of one side of the rectangular heat sinks 41 to 43 in the left-right direction. Thereby, scattering of the ejected material can be suppressed more reliably. Surrounding parts can be more reliably protected from ejected materials.

カバー50は、例えば、本体部51の左右方向の一端から積層体40に向かって延びるとともに、上下方向に延びる延在部52と、本体部51の左右方向の他端から積層体40に向かって延びるとともに、上下方向に延びる延在部53と、をさらに有する。これにより、噴出物の飛散をより確実に抑制することができる。例えば、噴出物の左右方向への広がりをより確実に抑制することができる。 The cover 50 includes, for example, an extending portion 52 that extends from one end of the main body portion 51 in the left-right direction toward the stacked body 40 and also extends in the vertical direction, and an extension portion 52 that extends from the other end of the main body portion 51 in the left-right direction toward the stacked body 40. It further includes an extending portion 53 that extends in the vertical direction. Thereby, scattering of the ejected material can be suppressed more reliably. For example, it is possible to more reliably suppress the spread of the ejected material in the left-right direction.

上記のように、積層体40が複数の半導体モジュール30を有する場合、複数の半導体モジュール30のそれぞれの領域30Rは、積層方向から見た時に重なるように配置される。この場合、カバー50は、積層方向に延び、積層方向と直交する方向において、複数の半導体モジュール30のそれぞれの領域30Rと対向する。換言すれば、本体部51は、複数の半導体モジュール30のそれぞれの領域30Rと対向する。これにより、簡単な構成で複数の半導体モジュール30の噴出物から周辺部品を適切に保護することができる。 As described above, when the stacked body 40 includes a plurality of semiconductor modules 30, the respective regions 30R of the plurality of semiconductor modules 30 are arranged so as to overlap when viewed from the stacking direction. In this case, the cover 50 extends in the stacking direction and faces each region 30R of the plurality of semiconductor modules 30 in a direction perpendicular to the stacking direction. In other words, the main body portion 51 faces each region 30R of the plurality of semiconductor modules 30. Thereby, peripheral components can be appropriately protected from the ejected materials of the plurality of semiconductor modules 30 with a simple configuration.

本体部51の上下方向の長さは、例えば、積層体40の上下方向の長さ以上である。これにより、噴出物の飛散をより確実に抑制することができる。また、延在部52、53の上下方向の長さは、例えば、積層体40の上下方向の長さ以上である。これにより、噴出物の左右方向への広がりをより確実に抑制することができる。 The length of the main body portion 51 in the vertical direction is, for example, longer than the length of the stacked body 40 in the vertical direction. Thereby, scattering of the ejected material can be suppressed more reliably. Further, the length of the extending portions 52 and 53 in the vertical direction is, for example, greater than or equal to the length of the stacked body 40 in the vertical direction. Thereby, it is possible to more reliably suppress the spread of the ejected material in the left-right direction.

また、カバー50は、例えば、本体部51の上下方向の一端から積層体40に向かって延びるとともに、左右方向に延びる延在部54と、本体部51の上下方向の他端から積層体40に向かって延びるとともに、左右方向に延びる延在部55と、をさらに有する。これにより、噴出物の飛散をより確実に抑制することができる。例えば、噴出物の上下方向への広がりをより確実に抑制することができる。 The cover 50 also includes, for example, an extending portion 54 that extends from one end of the main body portion 51 in the vertical direction toward the laminate 40 and also extends in the left-right direction, and an extension portion 54 that extends from the other end of the main body portion 51 in the vertical direction toward the laminate 40 . It further includes an extending portion 55 extending toward the left and right directions. Thereby, scattering of the ejected material can be suppressed more reliably. For example, it is possible to more reliably suppress the spread of the ejected material in the vertical direction.

延在部54、55の左右方向の長さは、例えば、領域30Rの左右方向の長さ以上である。これにより、噴出物の飛散をより確実に抑制することができる。また、本体部51の左右方向の長さは、例えば、矩形状のヒートシンク41~43の左右方向の1つの辺の長さ以上であることがより好適である。 The length of the extending portions 54 and 55 in the left-right direction is, for example, longer than the length of the region 30R in the left-right direction. Thereby, scattering of the ejected material can be suppressed more reliably. Further, it is more preferable that the length of the main body portion 51 in the left-right direction is, for example, equal to or longer than the length of one side of the rectangular heat sinks 41 to 43 in the left-right direction.

なお、半導体モジュール30の1つの領域30Rのヒートシンク41~43からの突出量が小さ過ぎると、領域30R以外の箇所でパッケージ部31が破損してしまう可能性が生じてしまう。反対に、半導体モジュール30の1つの領域30Rのヒートシンク41~43からの突出量が大き過ぎると、カバー50を大きくする必要が生じてしまう。従って、半導体モジュール30の1つの領域30Rのヒートシンク41~43からの突出量は、領域30R以外の箇所でのパッケージ部31の破損を抑制でき、かつカバー50の大型化を抑制できるように適宜設定することが好ましい。 Note that if the amount of protrusion of one region 30R of the semiconductor module 30 from the heat sinks 41 to 43 is too small, there is a possibility that the package portion 31 will be damaged at a location other than the region 30R. On the other hand, if the amount of protrusion of one region 30R of the semiconductor module 30 from the heat sinks 41 to 43 is too large, it becomes necessary to make the cover 50 larger. Therefore, the amount of protrusion of one region 30R of the semiconductor module 30 from the heat sinks 41 to 43 is appropriately set so that damage to the package portion 31 at locations other than the region 30R can be suppressed and the enlargement of the cover 50 can be suppressed. It is preferable to do so.

例えば、図4(a)に表したように、積層方向から見た時に、半導体モジュール30の中心CTと領域30Rの左右方向の一端とを結ぶ仮想線VL1の延長線、及び半導体モジュール30の中心CTと領域30Rの左右方向の他端とを結ぶ仮想線VL2の延長線が、カバー50と交差するようにする。これにより、噴出物の飛散をより確実に抑制することができる。 For example, as shown in FIG. 4A, when viewed from the stacking direction, the extension line of the virtual line VL1 connecting the center CT of the semiconductor module 30 and one end of the region 30R in the left-right direction, and the center of the semiconductor module 30 An extension of the imaginary line VL2 connecting CT and the other end of the region 30R in the left-right direction intersects the cover 50. Thereby, scattering of the ejected material can be suppressed more reliably.

そして、例えば、仮想線VL1と仮想線VL2との成す角度θを10°以上90°以下に設定する。これにより、半導体モジュール30の1つの領域30Rのヒートシンク41~43からの突出量を適切に設定することができる。領域30R以外の箇所でのパッケージ部31の破損を抑制できるとともに、カバー50の大型化を抑制することができる。 For example, the angle θ formed by the virtual line VL1 and the virtual line VL2 is set to 10° or more and 90° or less. Thereby, the amount of protrusion of one region 30R of the semiconductor module 30 from the heat sinks 41 to 43 can be appropriately set. It is possible to suppress damage to the package portion 31 at locations other than the region 30R, and it is also possible to suppress the cover 50 from increasing in size.

図6は、電力変換装置の一部の変形例を模式的に表す平面図である。
図6に表したように、この例において、電力変換装置10は、積層体40を支持するためのフレーム60をさらに備える。フレーム60は、例えば、積層方向に延びる4本の支柱61~64を有し、4本の支柱61~64で囲われる矩形状の空間内に積層体40を支持する。フレーム60は、例えば、ボルトとナットを用いてヒートシンク41、43の間を締め付けて積層体40を固定するために用いられる。
FIG. 6 is a plan view schematically showing a modified example of a part of the power conversion device.
As shown in FIG. 6, in this example, the power conversion device 10 further includes a frame 60 for supporting the stacked body 40. The frame 60 has, for example, four pillars 61 to 64 extending in the stacking direction, and supports the stacked body 40 in a rectangular space surrounded by the four pillars 61 to 64. The frame 60 is used to fix the stacked body 40 by tightening the space between the heat sinks 41 and 43 using bolts and nuts, for example.

このように、電力変換装置10が積層体40を支持するためのフレーム60を備える場合には、カバー50は、フレーム60に取り付けてもよい。例えば、図6に表したように、支柱61、62の間に領域30Rを配置し、支柱61、62に平板状のカバー50を取り付けてもよい。これにより、積層体40に対し、簡単な構成でカバー50を取り付けることができる。 In this way, when the power conversion device 10 includes the frame 60 for supporting the stacked body 40, the cover 50 may be attached to the frame 60. For example, as shown in FIG. 6, a region 30R may be arranged between the pillars 61 and 62, and a flat cover 50 may be attached to the pillars 61 and 62. Thereby, the cover 50 can be attached to the laminate 40 with a simple configuration.

なお、この例では、フレーム60の外側にカバー50を取り付けている。これに限ることなく、フレーム60の内側にカバー50を取り付けてもよい。但し、カバー50の取り付け方法や設置方法などは、これに限ることなく、積層体40に対してカバー50を適切に配置することができる任意の方法でよい。 Note that in this example, the cover 50 is attached to the outside of the frame 60. The cover 50 may be attached to the inside of the frame 60 without being limited to this. However, the method of attaching and installing the cover 50 is not limited to this, and any method that allows the cover 50 to be appropriately arranged with respect to the laminate 40 may be used.

また、カバー50の形状は、図4や図6に示した形状に限ることなく、圧接型の半導体モジュール30のパッケージ部31の破損時に生じる噴出物から周辺部品を適切に保護することができる任意の形状でよい。 Further, the shape of the cover 50 is not limited to the shapes shown in FIGS. 4 and 6, but may be any shape that can appropriately protect peripheral components from ejected matter generated when the package portion 31 of the pressure-contact type semiconductor module 30 is damaged. The shape is fine.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

10…電力変換装置、 12a、12b…端子、 14a~14c…端子、 20…電力変換器、 22…電力変換部、 30…半導体モジュール、 31…パッケージ部、 32…半導体チップ、 33、34…電極板、 35…外囲器、 36…配線基板、 37、38…緩衝部材、 40、40a…積層体、 41~43、41a~43a…ヒートシンク、 50、50a…カバー、 51…本体部、 52~55…延在部、 60…フレーム、 61~64…支柱、 80…制御装置、 C…コンデンサ、 D…ダイオード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Power converter, 12a, 12b... Terminal, 14a-14c... Terminal, 20... Power converter, 22... Power converter part, 30... Semiconductor module, 31... Package part, 32... Semiconductor chip, 33, 34... Electrode Plate, 35...Envelope, 36...Wiring board, 37, 38...Buffer member, 40, 40a...Laminated body, 41-43, 41a-43a...Heat sink, 50, 50a...Cover, 51...Main body, 52- 55... Extension part, 60... Frame, 61-64... Support column, 80... Control device, C... Capacitor, D... Diode

Claims (3)

電力の変換を行う電力変換装置であって、
2つのヒートシンクと、2つの前記ヒートシンクの間に設けられた圧接型の半導体モジュールと、を有する積層体と、
前記積層体の積層方向と直交する方向において前記積層体と並べて設けられたカバーと、
を備え、
前記半導体モジュールは、パッケージ部と、前記パッケージ部の内部に設けられた半導体チップと、を有し、
前記積層体は、前記積層方向から見た時に、前記半導体モジュールの1つの領域のみが2つの前記ヒートシンクよりも外側に位置するように、2つの前記ヒートシンク及び前記半導体モジュールを積層し、
前記カバーは、前記積層方向と直交する方向において、前記半導体モジュールの前記1つの領域と対向するように、前記積層体の一部の側方のみに設けられる電力変換装置。
A power conversion device that converts power,
A laminate including two heat sinks and a press-contact type semiconductor module provided between the two heat sinks;
a cover provided side by side with the laminate in a direction perpendicular to the stacking direction of the laminate;
Equipped with
The semiconductor module includes a package part and a semiconductor chip provided inside the package part,
The laminate includes two of the heat sinks and the semiconductor module stacked such that only one region of the semiconductor module is located outside of the two heat sinks when viewed from the stacking direction;
In the power conversion device, the cover is provided only on a side of a part of the stacked body so as to face the one region of the semiconductor module in a direction perpendicular to the stacking direction.
前記積層体は、複数の前記ヒートシンクと、複数の前記ヒートシンクのそれぞれの間に設けられた複数の前記半導体モジュールと、を有し、
複数の前記半導体モジュールのそれぞれは、前記1つの領域のみが複数の前記ヒートシンクよりも外側に位置するように、複数の前記ヒートシンクのそれぞれの間に設けられ、
複数の前記半導体モジュールのそれぞれの前記1つの領域は、前記積層方向から見た時に重なるように配置され、
前記カバーは、前記積層方向に延び、前記積層方向と直交する方向において、複数の前記半導体モジュールのそれぞれの前記1つの領域と対向する請求項1記載の電力変換装置。
The laminate includes a plurality of the heat sinks and a plurality of the semiconductor modules provided between each of the plurality of heat sinks,
Each of the plurality of semiconductor modules is provided between each of the plurality of heat sinks such that only the one region is located outside of the plurality of heat sinks,
The one region of each of the plurality of semiconductor modules is arranged so as to overlap when viewed from the stacking direction,
The power conversion device according to claim 1, wherein the cover extends in the stacking direction and faces the one region of each of the plurality of semiconductor modules in a direction perpendicular to the stacking direction.
前記積層方向から見た時の前記ヒートシンクの形状は、矩形状であり、
前記半導体モジュールの前記1つの領域は、前記積層方向から見た時に、矩形状の前記ヒートシンクの1つの辺のみに接するように、前記ヒートシンクと積層され、
前記カバーは、前記積層方向から見た時に、矩形状の前記ヒートシンクの4つの辺のうち、前記半導体モジュールの前記1つの領域と接する1つの辺のみと対向し、残りの3つの辺と対向しないように、前記積層体の一部の側方のみに設けられる請求項1又は2に記載の電力変換装置。
The shape of the heat sink when viewed from the stacking direction is rectangular,
The one region of the semiconductor module is stacked with the heat sink so as to contact only one side of the rectangular heat sink when viewed from the stacking direction,
When viewed from the stacking direction, the cover faces only one of the four sides of the rectangular heat sink that is in contact with the one region of the semiconductor module, and does not face the remaining three sides. The power conversion device according to claim 1 or 2, wherein the power conversion device is provided only on a part of the side of the laminate.
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