JP7480333B2 - 発熱体冷却構造および電力変換装置 - Google Patents
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Description
本発明は、発熱体冷却構造および電力変換装置に関する。
半導体素子のスイッチング動作により電力変換を行う電力変換装置は、変換効率が高いため、民生用、車載用等に幅広く利用されている。この半導体素子はスイッチング動作により発熱するために、電力変換装置には高い冷却性能が要求される。
特許文献１には、半導体素子とヒートスプレッダを接合した半導体モジュールと、半導体モジュールを冷却する冷却器を備え、冷却器は、半導体モジュールに金属接合される上面と、上面に接続され、冷却媒体を導入する流路を形成するフィンを有する半導体装置が開示されている。
特許文献１の技術では、電力変換装置の冷却性能を向上させることができなかった。
本発明による発熱体冷却構造は、発熱体と、内部に冷媒が流れる水路部材と、前記水路部材の外表面を覆う熱伝導層とを備え、前記熱伝導層は、前記水路部材の熱伝導率よりも高い材料で形成され、前記熱伝導層は、前記発熱体が配置される側の前記水路部材の前記外表面に形成される第１の領域と、前記発熱体が配置される側とは反対側の前記水路部材の前記外表面に形成される第２の領域と、を有し、前記熱伝導層の前記第１の領域と前記第２の領域とは連続して形成され、前記発熱体を通り前記水路部材の長手方向に垂直な断面において、前記熱伝導層の前記第２の領域の一部には、前記熱伝導層が形成されない開放領域が設けられている。
本発明によれば、冷却性能を向上させることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示において、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。
図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
同一あるいは同様な機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。ただし、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。
［第１の実施形態]
図１は半導体モジュール３００の回路構成図である。
半導体モジュール３００は、半導体素子３２１Ｕ、３２１Ｌ、３２２Ｕ、３２２Ｌを備える。半導体素子３２１Ｕ、３２１ＬはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート型バイポーラートランジスター）である。半導体素子３２２Ｕ、３２２Ｌはダイオードである。なお、半導体素子３２１Ｕ、３２１Ｌ、３２２Ｕ、３２２ＬはＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）であってもよい。
図１は半導体モジュール３００の回路構成図である。
半導体モジュール３００は、半導体素子３２１Ｕ、３２１Ｌ、３２２Ｕ、３２２Ｌを備える。半導体素子３２１Ｕ、３２１ＬはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート型バイポーラートランジスター）である。半導体素子３２２Ｕ、３２２Ｌはダイオードである。なお、半導体素子３２１Ｕ、３２１Ｌ、３２２Ｕ、３２２ＬはＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）であってもよい。
半導体モジュール３００は、上アーム３００Ｕと下アーム３００Ｌで構成され、上アーム３００Ｕは、半導体素子３２１Ｕとダイオード３２２Ｕにより、下アーム３００Ｌは、半導体素子３２１Ｌとダイオード３２２Ｌにより構成される。また、上アーム３００Ｕは、直流正極端子３１１と信号端子３１４を有し、下アーム３００Ｌは、直流負極端子３１２と信号端子３１５を有する。
直流正極端子３１１および直流負極端子３１２は、コンデンサなどと接続され、半導体モジュール３００に外部から電力が供給される。信号端子３１４、３１５は、図示省略した制御基板に接続され、半導体素子３２１Ｕ、３２１Ｌのスイッチング動作を制御する。上アーム３００Ｕと下アーム３００Ｌの接続点は交流端子３１３であり、交流端子３１３から半導体モジュール３００の外部に交流の電流を出力する。半導体素子３２１Ｕ、３２１Ｌのスイッチング動作時には、半導体モジュール３００は発熱し、発熱体となる。
図２は半導体モジュール３００の外観図である。
半導体モジュール３００は、封止樹脂３３０で封止され、両面に熱伝導部材３５０を備える。直流正極端子３１１、直流負極端子３１２、交流端子３１３、信号端子３１４、３１５は封止樹脂３３０から露出している。
半導体モジュール３００は、封止樹脂３３０で封止され、両面に熱伝導部材３５０を備える。直流正極端子３１１、直流負極端子３１２、交流端子３１３、信号端子３１４、３１５は封止樹脂３３０から露出している。
図３は半導体モジュール３００の断面図である。この断面図は、図２のA-A線における断面図である。
半導体素子３２１Ｕ、３２１Ｌ、３２２Ｕ、３２２Ｌの主面（図示下面）は、第１接合材３４５を介して第１放熱板３４１に接合される。半導体素子３２１Ｕ、３２１Ｌ、３２２Ｕ、３２２Ｌの主面と反対側の副面は、第２接合材３４６を介して第２放熱板３４２に接合される。第１接合材３４５、第２接合材３４６は、はんだや焼結材である。第１放熱板３４１、第２放熱板３４２は、銅やアルミなどの金属もしくは、銅配線をもつ絶縁基板などである。
半導体素子３２１Ｕ、３２１Ｌ、３２２Ｕ、３２２Ｌの主面（図示下面）は、第１接合材３４５を介して第１放熱板３４１に接合される。半導体素子３２１Ｕ、３２１Ｌ、３２２Ｕ、３２２Ｌの主面と反対側の副面は、第２接合材３４６を介して第２放熱板３４２に接合される。第１接合材３４５、第２接合材３４６は、はんだや焼結材である。第１放熱板３４１、第２放熱板３４２は、銅やアルミなどの金属もしくは、銅配線をもつ絶縁基板などである。
封止樹脂３３０は、半導体素子３２１Ｕ、３２１Ｌ、３２２Ｕ、３２２Ｌと、第１放熱板３４１と第２放熱板３４２と第１接合材３４５と第２接合材３４６を封止する。第１放熱板３４１は、第１放熱面３４３を持ち、第１放熱面３４３は、第１接合材３４５と接合している面と反対面に位置する。そして、第１放熱面３４３は、封止樹脂３３０から露出している。
第２放熱板３４２は、第２放熱面３４４を持ち、第２放熱面３４４は、第２接合材３４６と接合している面と反対面に位置する。そして、第２放熱面３４４は、封止樹脂３３０から露出している。
熱伝導部材３５０は、半導体モジュール３００の両面に密着される。熱伝導部材３５０は、絶縁性能を有する樹脂またはセラミックであり、セラミックである場合には熱伝導部材３５０は後述の第１の水路１０１および第２の水路１０２とグリスやはんだなどを介して密着する。なお、熱伝導部材３５０は、半導体モジュール３００の内部であって、半導体モジュール３００の両面に絶縁基板もしくは樹脂絶縁部材を有する構成の場合は、グリスである。
半導体モジュール３００は、発熱体であり、発熱体の熱は、両面に密着された熱伝導部材３５０を介して、半導体モジュール３００の両面に設けられた後述の第１の水路１０１および第２の水路１０２に伝導されて冷却される。本実施形態による発熱体冷却構造は電力変換装置１００を例に図４以下を参照して説明する。
図４は、電力変換装置１００の外観斜視図である。
電力変換装置１００は、３個の半導体モジュール３００を含んで構成される。３個の半導体モジュール３００は、例えば、３相インバータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するものである。なお、電力変換装置１００は、昇圧用の半導体モジュールを搭載してもよい。また、電力変換装置１００は、３相インバータ用の半導体モジュール３００を複数個搭載してもよい。
電力変換装置１００は、３個の半導体モジュール３００を含んで構成される。３個の半導体モジュール３００は、例えば、３相インバータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するものである。なお、電力変換装置１００は、昇圧用の半導体モジュールを搭載してもよい。また、電力変換装置１００は、３相インバータ用の半導体モジュール３００を複数個搭載してもよい。
電力変換装置１００は、発熱体である半導体モジュール３００の両面に第１の水路１０１と第２の水路１０２を有する。すなわち、半導体モジュール３００は、第１の水路１０１と、第２の水路１０２とにより挟み込まれ、第１の水路１０１および第２の水路１０２と熱的に接続される。第１の水路１０１および第２の水路１０２は、その内部に冷媒が流れることにより半導体モジュール３００から伝導された熱を冷却する。
第１の水路１０１の一方の端部は第１のヘッダー１０３と接続され、第１のヘッダー１０３に接続される外部から冷媒が流入する。
第１の水路１０１の他方の端部は接続水路１０５に接続される。接続水路１０５には第２の水路１０２の他方の端部も接続される。第２の水路１０２の一方の端部は第２のヘッダー１０４と接続される。外部から第１のヘッダー１０３へ流入した冷媒は、第１の水路１０１、接続水路１０５、第２の水路１０２、第２のヘッダー１０４の順に流れる。なお、冷媒の流れる順路は、この逆であってもよい。
電力変換装置１００はフランジ１０６によりケース等に固定され、外部から冷媒が第１のヘッダー１０３に供給される。
図５は、電力変換装置１００の分解斜視図である。
半導体モジュール３００は、その両面に、熱伝導部材３５０を介して第１の水路１０１と、熱伝導部材３５０を介して第２の水路１０２と密着する。熱伝導部材３５０がはんだの場合は、第１の水路１０１と第２の水路１０２とをはんだ接合するため接触熱抵抗が小さくなり放熱性が良い。
半導体モジュール３００は、その両面に、熱伝導部材３５０を介して第１の水路１０１と、熱伝導部材３５０を介して第２の水路１０２と密着する。熱伝導部材３５０がはんだの場合は、第１の水路１０１と第２の水路１０２とをはんだ接合するため接触熱抵抗が小さくなり放熱性が良い。
第１の水路１０１は、ヘッダーフランジ１１２のヘッダーフランジ開口２０７に接合される。ヘッダーフランジ１１２は、第１ヘッダーケース１１３の第１ヘッダーケース外表面２０９に接合される。
第１ヘッダーケース１１３は、第１ヘッダー開口２０３と第３ヘッダー開口２１０を有する。第１ヘッダー開口２０３は、第３ヘッダー開口２１０と対向する位置にあり、第３ヘッダー開口２１０は、第１ヘッダーカバー１１４で塞がれる。
第２ヘッダーケース１１５は、第２ヘッダー開口２０４と第４ヘッダー開口２１１を有する。第２ヘッダー開口２０４は、第４ヘッダー開口２１１と対向する位置にあり、第２ヘッダー開口２０４は、第２の水路１０２と接合される。第４ヘッダー開口２１１は、第２ヘッダーカバー１１６で塞がれる。
フランジ１０６は、第１フランジ開口２０５と第２フランジ開口２０６を有する。第１フランジ開口２０５は、第１ヘッダーケース１１３の第１ヘッダー開口２０３が設けられる面と垂直な面に接続される。第２フランジ開口２０６は、第２ヘッダーケース１１５の第２ヘッダー開口２０４が設けられる面と垂直な面に接続される。
第１フランジ開口２０５は、第１ヘッダー開口２０３を通して第１の水路１０１に冷媒を流す。第２フランジ開口２０６は、第２ヘッダー開口２０４を通して第２の水路１０２に冷媒を流す。
接続水路フランジ１０９は、接続水路フランジ開口２１３を有する。接続水路フランジ開口２１３は、第１の水路１０１と接続される。接続水路１０５は、接続水路ベース１０７と接続水路カバー１０８で構成される。接続水路ベース１０７は、第１接続水路開口２０１と第２接続水路開口２０２を有する。第１接続水路開口２０１は、接続水路フランジ開口２１３と接続される。第２接続水路開口２０２は、第２の水路１０２と接続される。
図６は、電力変換装置１００の断面図である。この断面図は、図４のB-B線における横断面図である。
第１の水路１０１および第２の水路１０２は、それぞれ内部に冷媒が流れる水路部材１２０と水路部材１２０の外表面を覆う熱伝導層１２２とによって構成される。水路部材１２０の内部には、フィン１２１が設けられ、フィン１２１は、水路部材１２０の内部に流れる冷媒と熱交換を行う。水路部材１２０とフィン１２１とは、押し出し成形によって形成され、水路部材１２０とフィン１２１とは一体である。なお、フィン１２１は、水路部材１２０と別体に設けて水路部材１２０とろう付けで形成してもよい。フィン１２１は、冷媒の流れ方向と平行なストレートのフィンであるが、板を曲げて波状に成形して水路部材１２０の内部にろう付けしてもよい。
第１の水路１０１および第２の水路１０２は、それぞれ内部に冷媒が流れる水路部材１２０と水路部材１２０の外表面を覆う熱伝導層１２２とによって構成される。水路部材１２０の内部には、フィン１２１が設けられ、フィン１２１は、水路部材１２０の内部に流れる冷媒と熱交換を行う。水路部材１２０とフィン１２１とは、押し出し成形によって形成され、水路部材１２０とフィン１２１とは一体である。なお、フィン１２１は、水路部材１２０と別体に設けて水路部材１２０とろう付けで形成してもよい。フィン１２１は、冷媒の流れ方向と平行なストレートのフィンであるが、板を曲げて波状に成形して水路部材１２０の内部にろう付けしてもよい。
熱伝導層１２２は、水路部材１２０の熱伝導率よりも高い材料で形成されている。水路部材１２０は、フィン１２１の成形がしやすいため、アルミニウムまたは、アルミニウム合金が好ましい。熱伝導層１２２は、熱伝導率が高い銅もしくは、銅合金が好ましいが、銀や金などの高熱伝導率の金属や、カーボン、SiCのような炭素化合物でもよい。
熱伝導層１２２は、発熱体である半導体モジュール３００が配置される側の水路部材１２０の外表面に形成される第１の領域１２３と、半導体モジュール３００が配置される側とは反対側の水路部材１２０の外表面に形成される第２の領域１２４とを有する。熱伝導層１２２の第１の領域１２３と第２の領域１２４は、水路部材１２０を覆うように連続して形成される。すなわち、半導体モジュール３００を通り水路部材１２０の長手方向に垂直な断面において、熱伝導層１２２は、水路部材１２０の外表面の全周を覆う。
半導体モジュール３００で発生した熱は、第１の領域１２３から水路部材１２０を直接通る伝熱経路に加え、第１の領域１２３から第２の領域１２４を経て、第２の領域１２４から水路部材１２０を通る伝熱経路からも放熱が可能になる。このため、第１の領域１２３にのみ熱伝導層１２２を設けた場合に比較して冷却性能を向上させることができる。
熱伝導層１２２は、水路部材１２０よりも線膨張係数が小さい材質の組み合わせが好ましい。例えば熱伝導層１２２は、銅を主成分とする材料からなり、水路部材１２０は、アルミニウムを主成分とする材料からなる。第１の水路１０１および第２の水路１０２は、水路部材１２０が熱で膨張し変形するのに対して、熱伝導層１２２が水路部材１２０の変形を抑制する。このため、水路部材１２０の変形により熱伝導部材３５０に加わる応力や、ひずみを低減できるため、電力変換装置１００の製品寿命が向上する。また、高温時には、熱伝導層１２２は水路部材１２０を圧縮方向に変形するため互いの接触熱抵抗が小さくなり、放熱性が向上する。
図６の例では、半導体モジュール３００を挟んで、両面を冷却する両面冷却型の電力変換装置１００の例を示しているが、第１の水路１０１または、第２の水路１０２のいずれか一方を用いて片面を冷却する構造においても同様の効果を得られる。図７は、半導体モジュール３００を挟んで、片面を冷却する片面冷却型の電力変換装置１００’の例を示す。この例では、第２の水路１０２を用いて冷却する構造である。図６と同一箇所には同一の符号を附してその説明を省略する。この場合も、熱伝導層１２２の第１の領域１２３と第２の領域１２４は、水路部材１２０を覆うように連続して形成される。
また、図６、図７に示した熱伝導層１２２は、図５に示した複数個の半導体モジュール３００の放熱面と重なる領域を含み、水路部材１２０の長手方向に沿って延在する。
図８は電力変換装置１００の断面図である。この断面図は、図４のC-C線における縦断面図である。
図８に示すように、水路部材１２０の長手方向端部には熱伝導層１２２が形成されていない水路露出部１２５を有する。水路露出部１２５は、水路部材１２０の冷媒入り口側と、出口側に形成され、第１のヘッダー１０３、接続水路１０５、第２のヘッダー１０４に接合される。第１のヘッダー１０３、接続水路１０５、第２のヘッダー１０４は、水路部材１２０と同じ主成分の金属である。例えば、水路部材１２０がアルミニウムまたはアルミニウム合金であれば、第１のヘッダー１０３、接続水路１０５、第２のヘッダー１０４もアルミニウムまたはアルミニウム合金であることが好ましい。水路露出部１２５を設けて、水路部材１２０と同じ主成分の金属とすることで、第１のヘッダー１０３、接続水路１０５、第２のヘッダー１０４をろう付けすることが可能となる。
図８に示すように、水路部材１２０の長手方向端部には熱伝導層１２２が形成されていない水路露出部１２５を有する。水路露出部１２５は、水路部材１２０の冷媒入り口側と、出口側に形成され、第１のヘッダー１０３、接続水路１０５、第２のヘッダー１０４に接合される。第１のヘッダー１０３、接続水路１０５、第２のヘッダー１０４は、水路部材１２０と同じ主成分の金属である。例えば、水路部材１２０がアルミニウムまたはアルミニウム合金であれば、第１のヘッダー１０３、接続水路１０５、第２のヘッダー１０４もアルミニウムまたはアルミニウム合金であることが好ましい。水路露出部１２５を設けて、水路部材１２０と同じ主成分の金属とすることで、第１のヘッダー１０３、接続水路１０５、第２のヘッダー１０４をろう付けすることが可能となる。
図９は、熱伝導層１２２の形成過程を説明する図である。
熱伝導層１２２は、引き抜き加工で水路部材１２０外表面に形成される。まず、水路部材１２０は、熱伝導層１２２の中に挿入される。次に、図９に示すように、水路部材１２０を熱伝導層１２２とともに金型１２６に通して、矢印Ｐ方向に引き抜く。これにより、熱伝導層１２２を水路部材１２０外表面に密着させて一体に形成することができる。
熱伝導層１２２は、引き抜き加工で水路部材１２０外表面に形成される。まず、水路部材１２０は、熱伝導層１２２の中に挿入される。次に、図９に示すように、水路部材１２０を熱伝導層１２２とともに金型１２６に通して、矢印Ｐ方向に引き抜く。これにより、熱伝導層１２２を水路部材１２０外表面に密着させて一体に形成することができる。
引き抜き加工で成形することで、水路部材１２０を圧縮しながら熱伝導層１２２を形成することができ、水路部材１２０と熱伝導層１２２の接触熱抵抗を小さくして放熱性を向上させることができる。
［第２の実施形態]
図１０は、第２の実施形態における電力変換装置１００Ａの横断面図である。横断面図以外は既に説明した第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
図１０は、第２の実施形態における電力変換装置１００Ａの横断面図である。横断面図以外は既に説明した第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
第１の実施形態では、半導体モジュール３００を通り水路部材１２０の長手方向に垂直な断面において、熱伝導層１２２は、水路部材１２０の外表面の全周を覆う構成である。これに対して、第２の実施形態では、半導体モジュール３００を通り水路部材１２０の長手方向に垂直な断面において、熱伝導層１２２Ａの第２の領域１２４Ａの一部には、熱伝導層１２２Ａが形成されない開放領域１２７Ａが設けられている。
図１０に示すように、熱伝導層１２２Ａは第１の領域１２３Ａおよび第２の領域１２４Ａを有する。第２の領域１２４Ａは、水路部材１２０が一部露出する開放領域１２７Ａを有する。この開放領域１２７Ａは、半導体モジュール３００を通り水路部材１２０の長手方向に帯状に形成されている。
本実施形態によれば、第２の領域１２４Ａを一部開放することで、図９を参照して説明した成形、すなわち水路部材１２０Ａに熱伝導層１２２Ａを成形するときに、引き抜き加工による成形がよりやり易くなる。すなわち、第２の領域１２４Ａを一部開放した場合には、水路部材１２０Ａに熱伝導層１２２Ａを挿入する工程で、小さい力で製造することができる。
［第３の実施形態]
図１１は、第３の実施形態における電力変換装置１００Ｂの縦断面図である。縦断面図以外は既に説明した第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
図１１は、第３の実施形態における電力変換装置１００Ｂの縦断面図である。縦断面図以外は既に説明した第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
第１の実施形態では、熱伝導層１２２は、複数個の半導体モジュール３００の放熱面と重なる領域を含み、水路部材１２０の長手方向に沿って延在する。これに対して、第３の実施形態では、熱伝導層１２２Ｂは、複数個の各半導体モジュール３００の放熱面と重なる領域に形成され、複数個の各半導体モジュール３００の間の開放領域１２８Ｂには形成されない。
図１１に示すように、電力変換装置１００Ｂは、半導体モジュール３００を複数個搭載している。熱伝導層１２２Ｂは、複数個の半導体モジュール３００に対応する放熱面と重なる領域に形成される。そして、熱伝導層１２２Ｂは、複数個の半導体モジュール３００間の開放領域１２８Ｂにおいては、水路部材１２０が露出するように形成される。
本実施形態によれば、冷却性能を大きく損なうことなく、熱伝導層１２２Ｂの使用量を減らすことで製品を安価に提供することができる。
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）発熱体冷却構造（電力変換装置１００、１００Ａ、１００Ｂ）は、発熱体（半導体モジュール３００）と、内部に冷媒が流れる水路部材１２０と、水路部材１２０の外表面を覆う熱伝導層１２２とを備え、熱伝導層１２２は、水路部材１２０の熱伝導率よりも高い材料で形成され、熱伝導層１２２は、発熱体が配置される側の水路部材１２０の外表面に形成される第１の領域１２３、１２３Ａと、発熱体が配置される側とは反対側の水路部材１２０の外表面に形成される第２の領域１２４、１２４Ａと、を有し、熱伝導層１２２の第１の領域１２３、１２３Ａと第２の領域１２４、１２４Ａとは連続して形成される。これにより、冷却性能を向上させることができる。
（１）発熱体冷却構造（電力変換装置１００、１００Ａ、１００Ｂ）は、発熱体（半導体モジュール３００）と、内部に冷媒が流れる水路部材１２０と、水路部材１２０の外表面を覆う熱伝導層１２２とを備え、熱伝導層１２２は、水路部材１２０の熱伝導率よりも高い材料で形成され、熱伝導層１２２は、発熱体が配置される側の水路部材１２０の外表面に形成される第１の領域１２３、１２３Ａと、発熱体が配置される側とは反対側の水路部材１２０の外表面に形成される第２の領域１２４、１２４Ａと、を有し、熱伝導層１２２の第１の領域１２３、１２３Ａと第２の領域１２４、１２４Ａとは連続して形成される。これにより、冷却性能を向上させることができる。
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の各実施形態を組み合わせた構成としてもよい。
１００、１００’、１００Ａ、１００Ｂ・・・電力変換装置、１０１・・・第１の水路、１０２・・・第２の水路、１０３・・・第１のヘッダー、１０４・・・第２のヘッダー、１０５・・・接続水路、１０６・・・フランジ、１０７・・・接続水路ベース、１０９・・・接続水路フランジ、１１２・・・ヘッダーフランジ、１１３・・・第１ヘッダーケース、１１４・・・第１ヘッダーカバー、１１５・・・第２ヘッダーケース、１１６・・・第２ヘッダーカバー、１２０・・・水路部材、１２１・・・フィン、１２２・・・熱伝導層、１２３、１２３Ａ・・・第１の領域、１２４、１２４Ａ・・・第２の領域、１２７Ａ、１２８Ｂ・・・開放領域、２０１・・・第１接続水路開口、２０２・・・第２接続水路開口、２０３・・・第１ヘッダー開口、２０４・・・第２ヘッダー開口、２０５・・・第１フランジ開口、２０６・・・第２フランジ開口、２０７・・・ヘッダーフランジ開口、２０９・・・第１ヘッダーケース外表面、２１０・・・第３ヘッダー開口、２１１・・・第４ヘッダー開口、２１３・・・接続水路フランジ開口、３００・・・半導体モジュール、３００Ｕ・・・上アーム、３００Ｌ・・・下アーム、３１１・・・直流正極端子、３１２・・・直流負極端子、３１４、３１５・・・信号端子、３２１Ｕ、３２１Ｌ、３２２Ｕ、３２２Ｌ・・・半導体素子、３３０・・・封止樹脂、３４１・・・第１放熱板、３４２・・・第２放熱板、３４３・・・第１放熱面、３４４・・・第２放熱面、３４５・・・第１接合材、３４６・・・第２接合材、３５０・・・熱伝導部材。
Claims (9)
- 発熱体と、
内部に冷媒が流れる水路部材と、
前記水路部材の外表面を覆う熱伝導層とを備え、
前記熱伝導層は、前記水路部材の熱伝導率よりも高い材料で形成され、
前記熱伝導層は、前記発熱体が配置される側の前記水路部材の前記外表面に形成される第１の領域と、前記発熱体が配置される側とは反対側の前記水路部材の前記外表面に形成される第２の領域と、を有し、
前記熱伝導層の前記第１の領域と前記第２の領域とは連続して形成され、
前記発熱体を通り前記水路部材の長手方向に垂直な断面において、前記熱伝導層の前記第２の領域の一部には、前記熱伝導層が形成されない開放領域が設けられている発熱体冷却構造。 - 請求項１に記載の発熱体冷却構造において、
前記熱伝導層の線膨張係数は、前記水路部材の線膨張係数よりも小さい発熱体冷却構造。 - 請求項２に記載の発熱体冷却構造において、
前記熱伝導層は、銅を主成分とする材料からなり、
前記水路部材は、アルミニウムを主成分とする材料からなる発熱体冷却構造。 - 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の発熱体冷却構造において、
前記外表面を熱伝導層で覆われた前記水路部材は前記発熱体の両面に設けられる発熱体冷却構造。 - 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の発熱体冷却構造において、
前記外表面を熱伝導層で覆われた前記水路部材は前記発熱体の片面に設けられる発熱体冷却構造。 - 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の発熱体冷却構造において、
前記熱伝導層は、前記水路部材の長手方向端部には形成されない発熱体冷却構造。 - 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の発熱体冷却構造を備えた電力変換装置において、
前記発熱体は、電力変換を行う半導体素子を備えた半導体モジュールであり、
前記半導体モジュールの放熱面は、熱伝導部材を介して前記熱伝導層と熱的に接触する電力変換装置。 - 請求項７に記載の電力変換装置において、
前記半導体モジュールは、複数個設けられ、
前記熱伝導層は、前記複数個の半導体モジュールの前記放熱面と重なる領域を含み、前記水路部材の長手方向に沿って延在する電力変換装置。 - 請求項７に記載の電力変換装置において、
前記半導体モジュールは、複数個設けられ、
前記熱伝導層は、前記複数個の各半導体モジュールの前記放熱面と重なる領域に形成され、前記複数個の各半導体モジュールの間の領域には形成されない電力変換装置。
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