JP2025176604A - Power Conversion Device - Google Patents
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Abstract
【課題】放熱部材が中央部の半導体パッケージにも接触しやすくなり、放熱性が向上する。
【解決手段】電力変換装置は、複数の半導体パッケージと、複数の半導体パッケージと熱的に接触する放熱部材と、を備え、放熱部材は、複数の放熱フィンおよび複数の放熱フィンが形成されたフィンベースを含み、フィンベースを変位可能に保持するフレームと、フィンベースを複数の半導体パッケージに向かって押圧する流路カバーと、をさらに備え、流路カバーは、複数の放熱フィンのうち複数の半導体パッケージの配列方向の両端から所定距離以上離れた放熱フィンの先端に当接する凸状の押圧部を有する。
【選択図】図２
The heat dissipation member is more likely to come into contact with the semiconductor package in the center, improving heat dissipation.
[Solution] The power conversion device comprises a plurality of semiconductor packages and a heat dissipation member in thermal contact with the plurality of semiconductor packages, the heat dissipation member including a plurality of heat dissipation fins and a fin base on which the plurality of heat dissipation fins are formed, and further comprises a frame that holds the fin base in a displaceable manner, and a flow path cover that presses the fin base toward the plurality of semiconductor packages, the flow path cover having a convex pressing portion that abuts against the tips of the plurality of heat dissipation fins that are located a predetermined distance or more away from both ends of the plurality of semiconductor packages in the arrangement direction.
[Selected Figure] Figure 2
Description
本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device.
電力変換装置には、高効率や小型とともに高い放熱性が要求される。特許文献１には、互いに反対側に面する第１主面と第２主面とを有する板状の半導体モジュールと、前記第１主面と熱的に結合された第１放熱部材と、前記第２主面と平行に配置され、前記第２主面と熱的に結合された板状の基部を備える第２放熱部と、前記半導体モジュールの前記第２主面の側に配置された回路部とを備え、前記基部は、前記回路部と前記半導体モジュールとの間に配置されており、前記回路部と前記半導体モジュールとの間の電気的接続を提供するための接続部材を配置するための接続通路を区画していることを特徴とする半導体装置が開示されている。 Power conversion devices are required to have high efficiency, small size, and excellent heat dissipation. Patent Document 1 discloses a semiconductor device comprising: a plate-shaped semiconductor module having first and second main surfaces facing opposite each other; a first heat dissipation member thermally coupled to the first main surface; a second heat dissipation section arranged parallel to the second main surface and having a plate-shaped base thermally coupled to the second main surface; and a circuit section arranged on the second main surface side of the semiconductor module, the base being positioned between the circuit section and the semiconductor module and defining a connection passage for arranging a connection member for providing electrical connection between the circuit section and the semiconductor module.
特許文献１に記載されている発明では、放熱性に改善の余地がある。 The invention described in Patent Document 1 leaves room for improvement in terms of heat dissipation.
本発明の第１の態様による電力変換装置は、複数の半導体パッケージと、前記複数の半導体パッケージと熱的に接触する放熱部材と、を備え、前記放熱部材は、複数の放熱フィンおよび前記複数の放熱フィンが形成されたフィンベースを含み、前記フィンベースを変位可能に保持するフレームと、前記フィンベースを前記複数の半導体パッケージに向かって押圧する流路カバーと、をさらに備え、前記流路カバーは、前記複数の放熱フィンのうち前記複数の半導体パッケージの配列方向の両端から所定距離以上離れた放熱フィンの先端に当接する凸状の押圧部を有する。 A power conversion device according to a first aspect of the present invention comprises a plurality of semiconductor packages and a heat dissipation member in thermal contact with the plurality of semiconductor packages, the heat dissipation member including a plurality of heat dissipation fins and a fin base on which the plurality of heat dissipation fins are formed, and further comprises a frame that displaceably holds the fin base and a flow path cover that presses the fin base toward the plurality of semiconductor packages, the flow path cover having convex pressing portions that abut against the tips of the plurality of heat dissipation fins that are a predetermined distance or more away from both ends of the plurality of semiconductor packages in the arrangement direction.
本発明によれば、放熱部材が中央部の半導体パッケージにも接触しやすくなり、放熱性が向上する。 This invention makes it easier for the heat dissipation member to come into contact with the semiconductor package in the center, improving heat dissipation.
―第１の実施の形態―
以下、図１～図２を参照して、電力変換装置の第１の実施の形態を説明する。
-First embodiment-
A first embodiment of a power conversion device will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
図１は、電力変換装置１の分解斜視図である。電力変換装置１は、絶縁板８、放熱部材３、フレーム４、および流路カバー５を備える。また図１の視点では表示されていないが、絶縁板８の下部に半導体パッケージ２が配されている。なお本図では後述するＴＩＭの図示を省略している。流路カバー５は、アルミ、銅、ステンレスなどで形成される。フレーム４は、流路カバー５とロウ付け、レーザー溶接、接着剤などで接合される。絶縁板８は、セラミックス、樹脂など絶縁材料で構成される。 Figure 1 is an exploded perspective view of the power conversion device 1. The power conversion device 1 comprises an insulating plate 8, a heat dissipation member 3, a frame 4, and a flow path cover 5. Although not shown in Figure 1, a semiconductor package 2 is disposed below the insulating plate 8. Note that the TIM (TiM), described below, is not shown in this figure. The flow path cover 5 is made of aluminum, copper, stainless steel, or the like. The frame 4 is joined to the flow path cover 5 by brazing, laser welding, adhesives, or the like. The insulating plate 8 is made of an insulating material such as ceramics or resin.
放熱部材３は、フィンベース３１と複数の放熱フィン３２とフランジ部３３とを含む。放熱部材３は後述する突出部３４も含むが図１の視点では図視されない。フィンベース３１は絶縁板８を介して、被放熱部材である半導体パッケージ２の放熱面と熱的に接続される。なお、放熱フィン３２は、円筒型のピンフィンを図示しているが、その他の形状であってもよく、放熱フィン３２の形状は限定されない。 The heat dissipation member 3 includes a fin base 31, multiple heat dissipation fins 32, and a flange portion 33. The heat dissipation member 3 also includes a protrusion 34, which will be described later, but is not visible in Figure 1. The fin base 31 is thermally connected to the heat dissipation surface of the semiconductor package 2, which is the heat-receiving member, via an insulating plate 8. Note that while the heat dissipation fins 32 are illustrated as cylindrical pin fins, they may have other shapes and the shape of the heat dissipation fins 32 is not limited.
フレーム４には放熱部材３と同数の開口部４１が形成され、この開口部４１に放熱部材３が嵌合される。開口部４１に放熱部材３が嵌合される状態の詳細は、図２を参照して後述する。流路カバー５は、放熱部材３およびフレーム４を覆うことで閉鎖空間を形成する。以下ではこの閉鎖空間を冷媒流路と呼ぶ。流路カバー５は入口管９３および出口管９４を備え、入口管９３から出口管９４に向かって、すなわち図示左側から右側に向かって冷媒が流れる。冷媒が放熱フィン３２を通過することで放熱フィン３２から冷媒へと効率よく熱を移動させることができる。流路カバー５の詳細は図２を参照して後述する。 The frame 4 has the same number of openings 41 as the heat dissipation members 3, and the heat dissipation members 3 are fitted into these openings 41. Details of how the heat dissipation members 3 are fitted into the openings 41 will be described later with reference to Figure 2. The flow path cover 5 covers the heat dissipation members 3 and the frame 4, forming a closed space. Hereinafter, this closed space will be referred to as the refrigerant flow path. The flow path cover 5 has an inlet pipe 93 and an outlet pipe 94, and the refrigerant flows from the inlet pipe 93 to the outlet pipe 94, i.e., from left to right in the figure. The refrigerant passes through the heat dissipation fins 32, allowing heat to be transferred efficiently from the heat dissipation fins 32 to the refrigerant. Details of the flow path cover 5 will be described later with reference to Figure 2.
図２は、電力変換装置１の断面図である。図２は図１のＩＩ－ＩＩ断面図であり、冷媒の流通方向に垂直な断面で図示している。放熱部材３、フレーム４、および流路カバー５により囲まれる領域が冷媒流路９０である。図２では、半導体パッケージ２と放熱部材３との間に、両面にＴＩＭ８１を配した絶縁板８が配される。放熱部材３は、フィンベース３１と複数の放熱フィン３２とフランジ部３３と突出部３４とを含む。フランジ部３３とフレーム４との間にシール部材８５が配される。シール部材８５は、接着剤、ゴム弾性材など柔軟性がある部材である。 Figure 2 is a cross-sectional view of the power conversion device 1. Figure 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of Figure 1, and is illustrated as a cross section perpendicular to the direction of refrigerant flow. The area surrounded by the heat dissipation member 3, frame 4, and flow path cover 5 is the refrigerant flow path 90. In Figure 2, an insulating plate 8 with TIM 81 disposed on both sides is disposed between the semiconductor package 2 and the heat dissipation member 3. The heat dissipation member 3 includes a fin base 31, multiple heat dissipation fins 32, a flange portion 33, and a protrusion 34. A sealing member 85 is disposed between the flange portion 33 and the frame 4. The sealing member 85 is a flexible member such as an adhesive or a rubber elastic material.
フィンベース３１は、フレーム４および流路カバー５に対して、変位可能に配置している。押圧部５２は、流路カバー５に凸状で形成され、締結部材１２により締結した際に押圧部５２が変形し、放熱フィン３２に加圧できる。押圧部５２は、図２における図示略中央付近に設けられる。この「中央付近」は、半導体パッケージ２の配列方向両端から所定距離以上離れた位置、とも呼べる。この押圧部５２の存在により、複数の半導体パッケージ２を均等に加圧できる。 The fin base 31 is positioned so that it can be displaced relative to the frame 4 and the flow path cover 5. The pressing portion 52 is formed in a convex shape on the flow path cover 5, and when fastened with the fastening member 12, the pressing portion 52 deforms and applies pressure to the heat dissipation fins 32. The pressing portion 52 is located approximately near the center in Figure 2. This "near the center" can also be referred to as a position that is a predetermined distance or more away from both ends of the semiconductor packages 2 in the arrangement direction. The presence of this pressing portion 52 allows pressure to be applied evenly to multiple semiconductor packages 2.
図２では半導体パッケージ２と放熱部材３との間にＴＩＭ８１を配しているが必須の構成ではなく、ＴＩＭ８１の代わりに接着剤、半田付け、ロウ付け、シンタリングなどを用いてもよいし、半導体パッケージ２と放熱部材３とを直接に接合してもよい。絶縁板８は、沿面距離を確保することを目的として、半導体パッケージ２よりも図示横方向に突出している。ＴＩＭ８１は、Thermal Interface Materialであり、グリスやギャップフィラーなどで構成される。放熱部材３のフランジ部３３は、フィンベース３１とフレーム４とが重なる位置であり、シール部材８５を介してフレーム４と接続している。 In Figure 2, a TIM 81 is placed between the semiconductor package 2 and the heat dissipation member 3, but this is not a required component. Adhesives, soldering, brazing, sintering, etc. may be used instead of the TIM 81, or the semiconductor package 2 and heat dissipation member 3 may be directly bonded. The insulating plate 8 protrudes laterally beyond the semiconductor package 2 in the illustration to ensure creepage distance. The TIM 81 is a thermal interface material and is made up of grease, gap filler, etc. The flange portion 33 of the heat dissipation member 3 is located where the fin base 31 and frame 4 overlap, and is connected to the frame 4 via a sealing member 85.
突出部３４は、フィンベース３１の図示下側に突出する領域である。突出部３４が存在することで、フランジ部３３と絶縁板８との間に空間３４Ｖが形成される。そのため、冷媒流路９０を形成する際に流路カバー５およびフレーム４からフランジ部３３が大きな力を受けて変形しても、その変形量が空間３４Ｖに収まる限りはフランジ部３３が絶縁板８に接触しない。仮に変形したフランジ部３３が絶縁板８に接触すると、大きな荷重により絶縁板８が破損、具体的には割れが生じる可能性がある。したがってフランジ部３３の存在は、絶縁板８の破損防止につながると言える。 The protrusion 34 is a region that protrudes downward from the fin base 31 as shown in the figure. The presence of the protrusion 34 forms a space 34V between the flange 33 and the insulating plate 8. Therefore, even if the flange 33 is subjected to a large force from the flow path cover 5 and frame 4 and deforms when forming the refrigerant flow path 90, the flange 33 will not come into contact with the insulating plate 8 as long as the amount of deformation is contained within the space 34V. If the deformed flange 33 were to come into contact with the insulating plate 8, the large load could damage the insulating plate 8, specifically, cause it to crack. Therefore, the presence of the flange 33 can be said to help prevent damage to the insulating plate 8.
押圧部５２は、放熱フィン３２の形成領域における図２の視点での略中央部に配置する。押圧部５２の図示横方向の長さを放熱フィン３２の形成領域全長の半分以下にすることで、放熱フィン３２に対しての加圧力が中央部に移動し、中央部の半導体パッケージ２も加圧しやすくなる。仮に押圧部５２が存在しない場合には、放熱フィン３２の両端のみを固定するので中央部の加圧が難しく、中央付近に配された半導体パッケージ２と放熱部材３との接触が不十分で放熱も不十分となる可能性がある。 The pressing portion 52 is positioned approximately in the center of the area where the heat dissipation fins 32 are formed, as viewed from the perspective of Figure 2. By making the horizontal length of the pressing portion 52 less than half the total length of the area where the heat dissipation fins 32 are formed, the pressure applied to the heat dissipation fins 32 is shifted to the center, making it easier to apply pressure to the semiconductor package 2 in the center. If the pressing portion 52 were not present, only both ends of the heat dissipation fins 32 would be fixed, making it difficult to apply pressure to the center, and there is a risk of insufficient contact between the semiconductor package 2 located near the center and the heat dissipation member 3, resulting in insufficient heat dissipation.
フランジ部３３は、薄肉に形成することで、締結部材１２を用いて締結部１１に締結した際に、フランジ部３３が変形しやすくなる。たとえばフランジ部３３は、突出部３４よりも薄い。そのため、フランジ部３３が積極的に変形することで放熱部材３の他の箇所のそり、特に中央部のそりを低減できる。また、フランジ部３３が変形しやすくなったため、放熱フィン３２がフレーム４に対しての変位量が大きくなり、パッケージ公差の追従性を向上できる。 By forming the flange portion 33 thin, it becomes easier for the flange portion 33 to deform when fastened to the fastening portion 11 using the fastening member 12. For example, the flange portion 33 is thinner than the protrusion 34. Therefore, by actively deforming the flange portion 33, warping in other parts of the heat dissipation member 3, particularly warping in the central portion, can be reduced. Furthermore, because the flange portion 33 is easier to deform, the amount of displacement of the heat dissipation fins 32 relative to the frame 4 increases, improving compliance with package tolerances.
上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電力変換装置１は、複数の半導体パッケージ２と、複数の半導体パッケージ２と熱的に接触する放熱部材３と、を備える。放熱部材３は、複数の放熱フィン３２および複数の放熱フィン３２が形成されたフィンベース３１を含む。電力変換装置１は、フィンベース３１を変位可能に保持するフレーム４と、フィンベース３１を複数の半導体パッケージ２に向かって押圧する流路カバー５と、を備える。流路カバー５は、複数の放熱フィン３２のうち複数の半導体パッケージ２の配列方向の両端から所定距離以上離れた放熱フィン３２の先端に当接する凸状の押圧部５２を有する。そのため、放熱部材３が中央部の半導体パッケージ２にも接触しやすくなり、放熱性が向上する。
According to the first embodiment described above, the following advantageous effects can be obtained.
(1) The power conversion device 1 includes a plurality of semiconductor packages 2 and a heat dissipation member 3 in thermal contact with the plurality of semiconductor packages 2. The heat dissipation member 3 includes a plurality of heat dissipation fins 32 and a fin base 31 on which the plurality of heat dissipation fins 32 are formed. The power conversion device 1 includes a frame 4 that displaceably holds the fin base 31, and a flow path cover 5 that presses the fin base 31 toward the plurality of semiconductor packages 2. The flow path cover 5 has convex pressing portions 52 that abut against tips of the plurality of heat dissipation fins 32 that are a predetermined distance or more away from both ends of the plurality of semiconductor packages 2 in the arrangement direction. This makes it easier for the heat dissipation member 3 to come into contact with the semiconductor packages 2 in the center, improving heat dissipation.
（２）複数の半導体パッケージ２は絶縁板８を介して放熱部材３と熱的に接触する。フィンベース３１は、フレーム４と板厚方向に重なるフランジ部３３、およびフランジ部３３よりも絶縁板８の側に突出して絶縁板８に当接する突出部３４を有する。そのため、絶縁板８の破損を防止できる。 (2) The multiple semiconductor packages 2 are in thermal contact with the heat dissipation member 3 via the insulating plate 8. The fin base 31 has a flange portion 33 that overlaps the frame 4 in the plate thickness direction, and a protrusion portion 34 that protrudes further toward the insulating plate 8 than the flange portion 33 and abuts against the insulating plate 8. This prevents damage to the insulating plate 8.
（３）配列方向に沿った押圧部５２の長さは、複数の放熱フィン３２の形成領域の全長の１／２以下である。押圧部５２が極端に長く、たとえば放熱フィン３２の全幅に渡る場合には全体が押圧されてしまい、中央部の押圧力が弱くなる。そのため押圧部５２の長さは、複数の放熱フィン３２の形成領域の全長の概ね１／２以下であることが望ましい。 (3) The length of the pressing portion 52 along the arrangement direction is less than half the total length of the formation area of the multiple heat dissipation fins 32. If the pressing portion 52 is extremely long, for example, spanning the entire width of the heat dissipation fin 32, the entire area will be pressed, and the pressing force at the center will be weak. Therefore, it is desirable that the length of the pressing portion 52 be less than approximately half the total length of the formation area of the multiple heat dissipation fins 32.
（４）押圧部５２は、流路カバー５における配列方向の略中央に設けられる。そのため、両端のみを固定した場合に押圧力が弱くなる中央部を明確に押圧できる。 (4) The pressing portion 52 is located approximately in the center of the flow path cover 5 in the arrangement direction. Therefore, it can clearly press the center portion, where the pressing force would be weak if only both ends were fixed.
（５）フランジ部３３は突出部３４よりも薄肉で形成される。そのため、フランジ部３３が積極的に変形することで放熱部材３の他の箇所のそり、特に中央部のそりを低減できる。 (5) The flange portion 33 is formed with a thinner wall than the protrusion portion 34. Therefore, by actively deforming the flange portion 33, warping in other parts of the heat dissipation member 3, particularly warping in the central portion, can be reduced.
図３は、変形例１における電力変換装置１の断面図である。第１の実施の形態における図２との相違点は、シール部材８５が固定シール部材８５ａに変更された点である。固定シール部材８５ａは、金属接合であり、ロウ材などで形成される。ただし固定シール部材８５ａは必須の構成ではなく、摩擦攪拌接合や溶接を用いてもよい。第１の実施の形態では柔軟性に富むシール部材８５を用いたが、フランジ部３３が変形可能のため、固定シール部材８５ａを用いても放熱フィン３２の変位性を確保できる。 Figure 3 is a cross-sectional view of the power conversion device 1 in Variant 1. The difference from Figure 2 in the first embodiment is that the seal member 85 has been replaced with a fixed seal member 85a. The fixed seal member 85a is a metal joint formed from brazing material or the like. However, the fixed seal member 85a is not a required component, and friction stir welding or welding may also be used. In the first embodiment, a highly flexible seal member 85 was used, but because the flange portion 33 is deformable, the displacement of the heat dissipation fins 32 can be ensured even when the fixed seal member 85a is used.
本変形例によれば次の作用効果が得られる。
（６）フランジ部３３とフレーム４とが金属接合される。そのため、電力変換装置１の部品点数を削減できる。
This modification provides the following advantages.
(6) The flange portion 33 and the frame 4 are joined by metal bonding, which reduces the number of parts of the power conversion device 1.
（変形例２）
図４は、変形例２における電力変換装置１の断面図である。第１の実施の形態における図２との相違点は、放熱部材３がフランジ部３３および突出部３４を備えず、このかわりにシール用溝８６を備える点である。シール用溝８６にはシール部材８７が配される。シール部材８７は、たとえばオーリングである。
(Variation 2)
Fig. 4 is a cross-sectional view of the power conversion device 1 in Modification 2. The difference from Fig. 2 in the first embodiment is that the heat dissipation member 3 does not include the flange portion 33 and the protrusion portion 34, but instead includes a sealing groove 86. A sealing member 87 is disposed in the sealing groove 86. The sealing member 87 is, for example, an O-ring.
本変形例によれば次の作用効果が得られる。
（７）フィンベース３１およびフレーム４の少なくとも一方にシール部材８５が配置されるシール用溝８６を有する。フィンベース３１とフレーム４とがシール部材８７を介して軸方向にシールされる。そのため、液体シール材の塗布が不要なため、製造工程が簡略できる。また、軸方向のシールもピンフィン変位可能のため、パッケージ厚み公差追従性を確保できる。
This modification provides the following advantages.
(7) At least one of the fin base 31 and the frame 4 has a sealing groove 86 in which a sealing member 85 is placed. The fin base 31 and the frame 4 are sealed in the axial direction via a sealing member 87. This eliminates the need to apply a liquid sealing material, simplifying the manufacturing process. In addition, the axial seal also allows for pin fin displacement, ensuring compliance with package thickness tolerances.
なお本変形例ではシール用溝８６は放熱部材３に設けられたが、シール用溝８６がフレーム４に設けられてもよいし、シール用溝８６が放熱部材３およびフレーム４に設けられてもよい。 In this modified example, the sealing groove 86 is provided in the heat dissipation member 3, but the sealing groove 86 may also be provided in the frame 4, or the sealing groove 86 may be provided in both the heat dissipation member 3 and the frame 4.
―第２の実施の形態―
図５を参照して、電力変換装置の第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、半導体パッケージがプリント基板に搭載される点で、第１の実施の形態と異なる。
- Second embodiment -
A second embodiment of the power conversion device will be described with reference to Fig. 5. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and differences will be mainly described. Points that are not particularly described are the same as those in the first embodiment. This embodiment differs from the first embodiment mainly in that a semiconductor package is mounted on a printed circuit board.
図５は、第２の実施の形態における電力変換装置１Ａの断面図である。第１の実施の形態における図２との相違点は、プリント基板８００が追加されている点である。プリント基板８００には、インバータ回路を形成する配線パターン８１０を有する。配線パターン８１０は、プリント基板８００の表面に沿って複数の層に形成される。またプリント基板８００は、配線パターン８１０と電気的および熱的に接続するスルーホール８２０を備える。スルーホール８２０は、プリント基板８００の板厚方向に貫通する穴であり、この穴の内側には金属膜が形成される。また本実施の形態における半導体パッケージ２はインバータ回路に用いられ、不図示の配線によりプリント基板８００と接続される。 Figure 5 is a cross-sectional view of a power conversion device 1A in the second embodiment. It differs from Figure 2 in the first embodiment in that a printed circuit board 800 has been added. The printed circuit board 800 has a wiring pattern 810 that forms an inverter circuit. The wiring pattern 810 is formed in multiple layers along the surface of the printed circuit board 800. The printed circuit board 800 also has through holes 820 that are electrically and thermally connected to the wiring pattern 810. The through holes 820 are holes that penetrate the printed circuit board 800 in the thickness direction, and a metal film is formed inside the holes. The semiconductor package 2 in this embodiment is used in the inverter circuit and is connected to the printed circuit board 800 by wiring (not shown).
それぞれの半導体パッケージ２は、半導体素子２０１と、第１導体２０２と、第２導体２０３と、モールド樹脂２０４とを含む。半導体素子２０１と第１導体２０２および第２導体２０３との間には、半田などの接合部材が配される。モールド樹脂２０４は、半導体素子２０１、第１導体２０２、および第２導体２０３を覆うが、第１導体２０２の図示上部の端面および第２導体２０３の図示下部の端面は露出している。そのため半導体素子２０１が発する熱は、図示上方には第１導体２０２および絶縁板８を経由して放熱部材３に放熱され、図示下方には第２導体２０３を経由してプリント基板８００に放熱される。 Each semiconductor package 2 includes a semiconductor element 201, a first conductor 202, a second conductor 203, and a molded resin 204. A bonding material such as solder is disposed between the semiconductor element 201 and the first and second conductors 202 and 203. The molded resin 204 covers the semiconductor element 201, the first conductor 202, and the second conductor 203, but the upper end face of the first conductor 202 and the lower end face of the second conductor 203 are exposed. Therefore, heat generated by the semiconductor element 201 is dissipated upward in the figure via the first conductor 202 and insulating plate 8 to the heat dissipation member 3, and downward in the figure via the second conductor 203 to the printed circuit board 800.
上述した第２の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（８）電力変換装置１Ａは、インバータ回路を形成する複数の配線パターン８１０を有するプリント基板８００を備える。複数の半導体パッケージ２は、プリント基板８００上に一列に並んで搭載される。そのため、プリント基板８００の低インダクタンス化が実現できる。また、プリント基板８００を含む電力変換装置１Ａを小型化でき、さらに実装が容易である。
According to the second embodiment described above, the following effects can be obtained.
(8) The power conversion device 1A includes a printed circuit board 800 having a plurality of wiring patterns 810 that form an inverter circuit. A plurality of semiconductor packages 2 are mounted in a line on the printed circuit board 800. This allows the printed circuit board 800 to have low inductance. Furthermore, the power conversion device 1A including the printed circuit board 800 can be miniaturized and easily mounted.
―第３の実施の形態―
図６を参照して、電力変換装置の第３の実施の形態を説明する。以下の説明では、第２の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第２の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、半導体パッケージ２の両面を冷却する点で、第２の実施の形態と異なる。
-Third embodiment-
A third embodiment of the power conversion device will be described with reference to Fig. 6. In the following description, the same components as those in the second embodiment are designated by the same reference numerals, and differences will be mainly described. Points that are not particularly described are the same as those in the second embodiment. This embodiment differs from the second embodiment mainly in that both sides of the semiconductor package 2 are cooled.
図６は、第３の実施の形態における電力変換装置１Ｂの断面図である。第２の実施の形態における図５との相違点は、プリント基板８００の下部にも冷媒を用いる放熱用の構成が設けられている点である。すなわち図６における半導体パッケージ２を含む上半分の構成は第２の実施の形態と同様である。以下では、半導体パッケージ２の図示上方の面を第１面２ａと呼び、図示下方の面を第２面２ｂと呼ぶ。第２面２ｂは、第１面２ａとは逆側の面とも呼べる。 Figure 6 is a cross-sectional view of a power conversion device 1B in the third embodiment. The difference between the second embodiment and Figure 5 is that a heat dissipation configuration using a refrigerant is also provided below the printed circuit board 800. In other words, the configuration of the upper half including the semiconductor package 2 in Figure 6 is the same as in the second embodiment. Hereinafter, the upper surface of the semiconductor package 2 in the figure will be referred to as the first surface 2a, and the lower surface in the figure will be referred to as the second surface 2b. The second surface 2b can also be referred to as the surface opposite the first surface 2a.
電力変換装置１Ｂは、同一形状の２つの放熱部材３、すなわち第１放熱部材３ａおよび第２放熱部材３ｂを備える。電力変換装置１Ｂは、同一形状の２つのフレーム４、すなわち第１フレーム４ａおよび第２フレーム４ｂを備える。電力変換装置１Ｂは、同一形状の２つの流路カバー５、すなわち第１流路カバー５ａおよび第２流路カバー５ｂを備える。第１放熱部材３ａ、第１フレーム４ａ、および第１流路カバー５ａは、半導体パッケージ２の第１面２ａから放出される熱を放熱するための冷媒の流路を形成する。第２放熱部材３ｂ、第２フレーム４ｂ、および第２流路カバー５ｂは、半導体パッケージ２の第２面２ｂから放出される熱を放熱するための冷媒の流路を形成する。 The power conversion device 1B has two heat dissipation members 3 of the same shape, namely, a first heat dissipation member 3a and a second heat dissipation member 3b. The power conversion device 1B has two frames 4 of the same shape, namely, a first frame 4a and a second frame 4b. The power conversion device 1B has two flow path covers 5 of the same shape, namely, a first flow path cover 5a and a second flow path cover 5b. The first heat dissipation member 3a, the first frame 4a, and the first flow path cover 5a form a coolant flow path for dissipating heat emitted from the first surface 2a of the semiconductor package 2. The second heat dissipation member 3b, the second frame 4b, and the second flow path cover 5b form a coolant flow path for dissipating heat emitted from the second surface 2b of the semiconductor package 2.
上述した第３の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（９）複数の半導体パッケージ２は、第１面２ａおよび第１面２ａとは逆側の第２面２ｂを有する。放熱部材３は、第１面２ａから放出される熱を放熱する第１放熱部材３ａと、第２面２ｂから放出される熱を放熱する第２放熱部材３ｂとを含む。フレーム４は、第１放熱部材３ａと接する第１フレーム４ａと、第２放熱部材３ｂと接する第２フレーム４ｂとを含む。流路カバー５は、第１放熱部材３ａおよび第１フレーム４ａと接する第１流路カバー５ａと、第２放熱部材３ｂおよび第２フレーム４ｂと接する第２流路カバー５ｂとを含む。複数の半導体パッケージ２の第２面２ｂは、プリント基板８００を介して第２放熱部材３ｂと熱的に接触する。そのため、半導体パッケージ２を両面から冷却できる。
According to the above-described third embodiment, the following effects can be obtained.
(9) The multiple semiconductor packages 2 have a first surface 2a and a second surface 2b opposite to the first surface 2a. The heat dissipation member 3 includes a first heat dissipation member 3a that dissipates heat emitted from the first surface 2a and a second heat dissipation member 3b that dissipates heat emitted from the second surface 2b. The frame 4 includes a first frame 4a that contacts the first heat dissipation member 3a and a second frame 4b that contacts the second heat dissipation member 3b. The flow path cover 5 includes a first flow path cover 5a that contacts the first heat dissipation member 3a and the first frame 4a and a second flow path cover 5b that contacts the second heat dissipation member 3b and the second frame 4b. The second surfaces 2b of the multiple semiconductor packages 2 are in thermal contact with the second heat dissipation member 3b via the printed circuit board 800. Therefore, the semiconductor packages 2 can be cooled from both sides.
上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 The above-described embodiments and variations may be combined with each other. While various embodiments and variations have been described above, the present invention is not limited to these. Other embodiments conceivable within the technical scope of the present invention are also included within the scope of the present invention.
１、１Ａ、１Ｂ：電力変換装置
２ ：半導体パッケージ
３ ：放熱部材
４ ：フレーム
５ ：流路カバー
８ ：絶縁板
３１ ：フィンベース
３２ ：放熱フィン
３３ ：フランジ部
３４ ：突出部
５２ ：押圧部
８６ ：シール用溝
２０１ ：半導体素子
８００ ：プリント基板
８１０ ：配線パターン
８２０ ：スルーホール
1, 1A, 1B: Power conversion device 2: Semiconductor package 3: Heat dissipation member 4: Frame 5: Flow path cover 8: Insulating plate 31: Fin base 32: Heat dissipation fin 33: Flange portion 34: Protrusion 52: Pressing portion 86: Sealing groove 201: Semiconductor element 800: Printed circuit board 810: Wiring pattern 820: Through hole
Claims (9)
前記複数の半導体パッケージと熱的に接触する放熱部材と、を備え、
前記放熱部材は、複数の放熱フィンおよび前記複数の放熱フィンが形成されたフィンベースを含み、
前記フィンベースを変位可能に保持するフレームと、
前記フィンベースを前記複数の半導体パッケージに向かって押圧する流路カバーと、をさらに備え、
前記流路カバーは、前記複数の放熱フィンのうち前記複数の半導体パッケージの配列方向の両端から所定距離以上離れた放熱フィンの先端に当接する凸状の押圧部を有する、電力変換装置。 a plurality of semiconductor packages;
a heat dissipation member in thermal contact with the plurality of semiconductor packages,
the heat dissipation member includes a plurality of heat dissipation fins and a fin base on which the plurality of heat dissipation fins are formed,
a frame that displaceably holds the fin base;
a flow path cover that presses the fin base toward the semiconductor packages,
The flow path cover has a convex pressing portion that abuts against the tip of a heat dissipation fin that is at least a predetermined distance away from both ends of the plurality of semiconductor packages in the arrangement direction of the power conversion device.
前記複数の半導体パッケージは絶縁板を介して前記放熱部材と熱的に接触し、
前記フィンベースは、前記フレームと板厚方向に重なるフランジ部、および前記フランジ部よりも前記絶縁板側に突出して前記絶縁板に当接する突出部を有する、電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
the plurality of semiconductor packages are in thermal contact with the heat dissipation member via an insulating plate;
The fin base has a flange portion that overlaps with the frame in the plate thickness direction, and a protrusion portion that protrudes toward the insulating plate beyond the flange portion and abuts against the insulating plate.
前記配列方向に沿った前記押圧部の長さは、前記複数の放熱フィンの形成領域の全長の１／２以下である、電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
a length of the pressing portion along the arrangement direction being equal to or less than half of the total length of an area where the plurality of heat dissipation fins are formed;
前記押圧部は、前記流路カバーにおける前記配列方向の略中央に設けられる、電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The pressing portion is provided at approximately the center of the flow path cover in the arrangement direction.
前記フランジ部は前記突出部よりも薄肉で形成される、電力変換装置。 The power conversion device according to claim 2,
The power conversion device, wherein the flange portion is formed to be thinner than the protruding portion.
前記フランジ部と前記フレームとが金属接合される、電力変換装置。 The power conversion device according to claim 5,
The flange portion and the frame are joined by metal bonding.
前記フィンベースおよび前記フレームの少なくとも一方にシール材の溝を有し、
前記フィンベースと前記フレームとが前記シール材を介して軸方向にシールされる、電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
a groove for a sealing material is provided in at least one of the fin base and the frame;
The power conversion device, wherein the fin base and the frame are axially sealed via the sealing material.
インバータ回路を形成する複数の配線パターンを有するプリント基板をさらに備え、
前記複数の半導体パッケージは、前記プリント基板上に一列に並んで搭載される、電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
Further, a printed circuit board having a plurality of wiring patterns forming an inverter circuit is provided,
The power conversion device, wherein the plurality of semiconductor packages are mounted in a line on the printed circuit board.
前記複数の半導体パッケージは、第１面および前記第１面とは逆側の第２面を有し、
前記放熱部材は、前記第１面から放出される熱を放熱する第１放熱部材と、前記第２面から放出される熱を放熱する第２放熱部材とを含み、
前記フレームは、前記第１放熱部材と接する第１フレームと、前記第２放熱部材と接する第２フレームとを含み、
前記流路カバーは、前記第１放熱部材および前記第１フレームと接する第１流路カバーと、前記第２放熱部材および前記第２フレームと接する第２流路カバーとを含み、
前記複数の半導体パッケージの前記第２面は、前記プリント基板を介して前記第２放熱部材と熱的に接触する、電力変換装置。 9. The power conversion device according to claim 8,
The plurality of semiconductor packages each have a first surface and a second surface opposite to the first surface,
the heat dissipation member includes a first heat dissipation member that dissipates heat emitted from the first surface and a second heat dissipation member that dissipates heat emitted from the second surface,
the frame includes a first frame in contact with the first heat dissipation member and a second frame in contact with the second heat dissipation member,
the flow path cover includes a first flow path cover in contact with the first heat dissipation member and the first frame, and a second flow path cover in contact with the second heat dissipation member and the second frame,
The second surfaces of the plurality of semiconductor packages are in thermal contact with the second heat dissipation member via the printed circuit board.
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