JP5212088B2 - Semiconductor module cooling device - Google Patents
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Description
本発明は、サージ電圧を抑制でき、かつコンデンサを冷却しやすい半導体モジュール冷却装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor module cooling apparatus that can suppress a surge voltage and easily cool a capacitor.
従来から、IGBTやフライホイールダイオード等の半導体素子を備える半導体モジュールが知られている。例えば下記特許文献1には、IGBTとフライホイールダイオードを備え、さらにコンデンサをも封止した半導体モジュールが開示されている。
コンデンサを設けるのは、ノイズ低減のためである。すなわち、IGBTをオンオフ制御するとリカバリサージが発生し、ノイズが生じる。上述のように半導体モジュール内にコンデンサを設けると、IGBTのリカバリサージを抑制でき、ノイズを低減できるようになる。
2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor modules including semiconductor elements such as IGBTs and flywheel diodes are known. For example,
The capacitor is provided to reduce noise. That is, when the IGBT is on / off controlled, a recovery surge is generated and noise is generated. If a capacitor is provided in the semiconductor module as described above, the recovery surge of the IGBT can be suppressed and noise can be reduced.
しかしながら従来の半導体モジュールは、IGBTに大電流を流す場合に発熱量が大きくなるため、その熱によってコンデンサが破壊されるという問題がある。また、従来の半導体モジュールでは、リカバリサージを抑制することはできるが、正極端子と負極端子間にコンデンサが接続されていないため、配線のインダクタンスを十分に低減できない。そのため、スイッチングサージ電圧を十分に低減できない問題がある。 However, the conventional semiconductor module has a problem that the heat generation amount increases when a large current flows through the IGBT, and the capacitor is destroyed by the heat. Moreover, in the conventional semiconductor module, although the recovery surge can be suppressed, since the capacitor is not connected between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal, the inductance of the wiring cannot be sufficiently reduced. Therefore, there is a problem that the switching surge voltage cannot be sufficiently reduced.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、コンデンサの冷却性能が高く、スイッチングサージ電圧を低減しやすい半導体モジュール冷却装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor module cooling device that has a high capacitor cooling performance and can easily reduce a switching surge voltage.
第1の発明は、半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷却管とを備える半導体モジュール冷却装置であって、
上記半導体モジュールは、直流電圧が印加される正極端子および負極端子と、
該正極端子に接続された金属製の正極側放熱板と、
上記負極端子に接続された金属製の負極側放熱板と、
上記正極側放熱板または上記負極側放熱板に電気的に接続された複数の半導体素子と、
上記正極側放熱板と上記負極側放熱板とに電気的に接続されたコンデンサと、
上記正極側放熱板と上記負極側放熱板と上記半導体素子と上記コンデンサとを封止する四辺形板状の封止部材と、
を備え、上記正極側放熱板と上記負極側放熱板とは、通電時に上記半導体素子から発生する熱を放熱し、
上記冷却管は、上記正極側放熱板と、上記負極側放熱板と、上記コンデンサとを冷却し、
上記半導体素子として、2個のIGBT素子と2個のフライホイールダイオードとを備え、一方の上記IGBT素子のエミッタ端子と他方の上記IGBT素子のコレクタ端子とが電気的に接続され、上記フライホイールダイオードを、各々の上記IGBT素子に逆並列接続してあり、一方の上記IGBT素子のコレクタ端子が上記正極側放熱板に電気的に接続し、他方の上記IGBT素子のエミッタ端子が上記負極側放熱板に電気的に接続しており、
上記2個のIGBT素子に対して1個の上記コンデンサを並列接続してあり、
上記封止部材の2つの主表面のうち一方の主表面から上記正極側放熱板と上記負極側放熱板と上記コンデンサとが露出し、上記コンデンサは上記正極側放熱板と上記負極側放熱板との間に位置し、
上記コンデンサは四辺形板状を呈しており、該コンデンサの厚さ方向は上記封止部材の厚さ方向に平行であることを特徴とする半導体モジュール冷却装置にある(請求項1)。
A first invention is a semiconductor module cooling device comprising a semiconductor module and a cooling pipe for cooling the semiconductor module,
The semiconductor module includes a positive terminal and a negative terminal to which a DC voltage is applied,
A metal positive-side heat sink connected to the positive terminal;
A metal negative-side heat sink connected to the negative terminal;
A plurality of semiconductor elements electrically connected to the positive side heat sink or the negative side heat sink;
A capacitor electrically connected to the positive side heat sink and the negative side heat sink;
A quadrilateral plate-shaped sealing member that seals the positive-side heat sink, the negative-side heat sink, the semiconductor element, and the capacitor;
The positive side heat sink and the negative side heat sink dissipate heat generated from the semiconductor element when energized,
The cooling pipe cools the positive-side heat sink, the negative-side heat sink, and the capacitor ,
The semiconductor element includes two IGBT elements and two flywheel diodes, and an emitter terminal of one of the IGBT elements and a collector terminal of the other IGBT element are electrically connected, and the flywheel diode Are connected in reverse parallel to each of the IGBT elements, the collector terminal of one of the IGBT elements is electrically connected to the positive side heat sink, and the emitter terminal of the other IGBT element is the negative side heat sink. Is electrically connected to
One capacitor is connected in parallel to the two IGBT elements,
The positive side heat sink, the negative side heat sink and the capacitor are exposed from one main surface of the two main surfaces of the sealing member, and the capacitor includes the positive side heat sink and the negative side heat sink. Located between
The capacitor has a quadrangular plate shape, and the thickness direction of the capacitor is parallel to the thickness direction of the sealing member . (Claim 1)
次に、第1の発明の作用効果につき説明する。
本発明では、半導体モジュールが正極側放熱板と負極側放熱板を備え、これらの放熱板に半導体素子およびコンデンサが接続されている。そして、冷却管によって正極側放熱板と、負極側放熱板と、コンデンサとを同時に冷却している。すなわち、半導体素子を冷却するための冷却管を使って、コンデンサも冷却するようにしている。これにより、半導体素子の発熱によってコンデンサが破壊されることを防止でき、サージ電圧に起因する配線インダクタンスを最小化することができる。
Next, the function and effect of the first invention will be described.
In the present invention, the semiconductor module includes a positive-side heat sink and a negative-side heat sink, and a semiconductor element and a capacitor are connected to the heat sink. And the positive electrode side heat sink, the negative electrode side heat sink, and the capacitor | condenser are cooled simultaneously with the cooling pipe. That is, the condenser is also cooled by using a cooling pipe for cooling the semiconductor element. Thereby, it is possible to prevent the capacitor from being destroyed by heat generation of the semiconductor element, and to minimize the wiring inductance caused by the surge voltage.
また、第2の発明は、IGBT素子と、該IGBT素子のエミッタ−コレクタ間に電気的に接続されたフライホイールダイオードとを有する半導体モジュールを備え、
該半導体モジュールは、一対に配置され、一方の半導体モジュールのエミッタ端子と他方の半導体モジュールのコレクタ端子とが接続されており、
上記一方の半導体モジュールのコレクタ端子と、上記他方の半導体モジュールのエミッタ端子との間にコンデンサが電気的に接続され、
上記一方の半導体モジュールと、上記他方の半導体モジュールと、上記コンデンサとを冷却する冷却管が設けられ、
上記一対の半導体モジュールおよび上記コンデンサと、上記冷却管とが複数個、積層されていることを特徴とする半導体モジュール冷却装置にある。
The second invention is a I GBT element, the emitter of the IGBT element - provided with a semiconductor module having electrically connected to flywheel diode between the collector,
The semiconductor modules are arranged in a pair, and the emitter terminal of one semiconductor module and the collector terminal of the other semiconductor module are connected,
A capacitor is electrically connected between the collector terminal of the one semiconductor module and the emitter terminal of the other semiconductor module,
A cooling pipe for cooling the one semiconductor module, the other semiconductor module, and the capacitor is provided;
And the pair of semiconductor modules and the capacitor, Ru near the semiconductor module cooling device, characterized in that the said cooling tube plurality are stacked.
次に、第2の発明の作用効果につき説明する。
本発明は、IGBT素子とフライホイールダイオードとを備える半導体モジュールを一対に備え、この半導体モジュールの直流端子(エミッタ、コレクタ)間にコンデンサが接続されている。また、これら半導体モジュールとコンデンサとが複数個、積層されている。そのため、例えば図14に示すごとく、コンデンサを備えない半導体モジュール95を複数個配置してインバータ92を構成し、この複数個の半導体モジュール95に対して1個のコンデンサ94を設ける場合と比較して、正極端子、負極端子とコンデンサとを接続する配線の長さを短くすることができる。これにより、配線のインダクタンスを小さくでき、スイッチングサージ電圧を低減できる。
また、冷却管を使って半導体モジュールとコンデンサとを同時に冷却している。そのため、コンデンサを効率よく冷却でき、半導体モジュールの発熱によってコンデンサが破壊されることを防止できる。
Next, the function and effect of the second invention will be described.
The present invention includes a pair of semiconductor modules each including an IGBT element and a flywheel diode, and a capacitor is connected between the DC terminals (emitter and collector) of the semiconductor module. A plurality of these semiconductor modules and capacitors are stacked. Therefore, for example, as shown in FIG. 14, a plurality of
In addition, the semiconductor module and the capacitor are simultaneously cooled using a cooling pipe. Therefore, the capacitor can be efficiently cooled, and the capacitor can be prevented from being destroyed by the heat generated by the semiconductor module.
以上のごとく、本発明によれば、コンデンサの冷却性能が高く、スイッチングサージ電圧を低減しやすい半導体モジュール冷却装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor module cooling device that has high capacitor cooling performance and can easily reduce the switching surge voltage.
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明(請求項1)において、上記コンデンサは、上記正極側放熱板と上記負極側放熱板との間に設けられている。
したがって、正極端子、負極端子とコンデンサとの接続距離を最も短くすることができる。そのため、配線インダクタンスを小さくでき、スイッチングサージ電圧を小さくすることができる。
A preferred embodiment of the present invention described above will be described.
In the present invention (claim 1), the capacitor is that provided between the positive electrode side radiating plate and the negative electrode side radiating plate.
Therefore , the connection distance between the positive terminal, the negative terminal and the capacitor can be minimized. Therefore, the wiring inductance can be reduced and the switching surge voltage can be reduced.
また、上記半導体モジュールは上記半導体素子と、上記正極側放熱板および上記負極側放熱板と、上記コンデンサとを封止する四辺形板状の封止部材を備え、該封止部材の側面から上記正極端子および上記負極端子が突出するとともに、上記正極側放熱板と、上記負極側放熱板と、上記コンデンサとが上記封止部材の主表面から露出するよう構成されている。
したがって、封止部材の表面からコンデンサが露出しているため、該コンデンサを冷却管によって冷却しやすい。
The semiconductor module includes a quadrilateral plate-shaped sealing member that seals the semiconductor element, the positive-side heat radiating plate, the negative-electrode side heat radiating plate, and the capacitor, and the side surface of the sealing member with positive terminal and the negative electrode terminal are projected, and the positive electrode side radiating plate, the negative electrode side heat sink and the capacitor has been configured to expose the main surface of the sealing member.
Therefore , since the capacitor is exposed from the surface of the sealing member, the capacitor can be easily cooled by the cooling pipe.
また、上記半導体素子は、2個のIGBT素子と2個のフライホイールダイオードからなり、一方の上記IGBT素子のエミッタ端子と他方の上記IGBT素子のコレクタ端子とが電気的に接続され、上記フライホイールダイオードは、各々の上記IGBT素子のエミッタ−コレクタ端子間に電気的に接続され、一方の上記IGBT素子のコレクタ端子が上記正極側放熱板に接続され、他方の上記IGBT素子のエミッタ端子が上記負極側放熱板に接続されている。
したがって、正極端子と負極端子間にコンデンサを接続することができる。そのため、全体の配線インダクタンスを小さくでき、これにより、スイッチングサージ電圧を低減することが可能となる。
The semiconductor element includes two IGBT elements and two flywheel diodes, and an emitter terminal of one of the IGBT elements and a collector terminal of the other IGBT element are electrically connected, and the flywheel The diode is electrically connected between the emitter and collector terminals of each of the IGBT elements, the collector terminal of one of the IGBT elements is connected to the positive-side heat dissipation plate, and the emitter terminal of the other IGBT element is connected to the negative electrode that is connected to the side radiator plate.
Therefore , a capacitor can be connected between the positive terminal and the negative terminal. As a result, the overall wiring inductance can be reduced, thereby making it possible to reduce the switching surge voltage.
また、上記半導体モジュールと上記冷却管とが交互に複数個積層され、複数個の上記半導体モジュールが接続されてインバータを構成していることが好ましい(請求項2)。
この場合には、例えば図14に示すごとく、コンデンサが入っていない半導体モジュール95を複数個設けてインバータを構成し、この複数個の半導体モジュール95に対して1個のコンデンサ94を並列接続した場合と比較して、半導体モジュールとコンデンサとの配線距離を短くできる。これにより配線インダクタンスを小さくでき、スイッチングサージ電圧を小さくすることができる。
Further, the semiconductor module and the aforementioned cooling pipe are plural laminated alternately, it is preferable to form an inverter is connected to a plurality of the semiconductor module (claim 2).
In this case, for example, as shown in FIG. 14, an inverter is formed by providing a plurality of
また、上記正極端子および上記負極端子は、上記半導体モジュールを挟持する一対の上記冷却管のうち一方の冷却管により冷却され、上記コンデンサは、上記正極端子および上記負極端子と、他方の上記冷却管とにより挟持されていてもよい。
このようにすると、コンデンサを冷却管によって直接、冷却することができる。また、正極端子および負極端子も冷却されているため、コンデンサは、これら正極端子および負極端子によっても冷却される。すなわち、上記構成により、コンデンサの一方の面を冷却管によって直接、冷却でき、他方の面を正極端子および負極端子を介して間接的に冷却することができる。これにより、高い冷却効果を奏することができる。
The positive terminal and the negative terminal are cooled by one of the pair of cooling pipes sandwiching the semiconductor module, and the capacitor includes the positive terminal, the negative terminal, and the other cooling pipe. And may be sandwiched between .
In this way, the condenser can be directly cooled by the cooling pipe. Further, since the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are also cooled, the capacitor is also cooled by the positive electrode terminal and the negative electrode terminal. That is, according to the above configuration, one surface of the capacitor can be directly cooled by the cooling pipe, and the other surface can be indirectly cooled via the positive electrode terminal and the negative electrode terminal. Thereby, a high cooling effect can be produced.
(実施例1)
本発明の実施例にかかる半導体モジュール冷却装置につき、図1〜図6を用いて説明する。
図1、図2に示すごとく、本例の半導体モジュール冷却装置1は、半導体モジュール2と、該半導体モジュール2を冷却する冷却管7とを備える。
半導体モジュール2は、直流電圧が印加される正極端子41および負極端子42を備える。また、正極端子41に接続された金属製の正極側放熱板51と、負極端子42に接続された金属製の負極側放熱板52とを備える。さらに、正極側放熱板51と負極側放熱板52とに接続された半導体素子3(図3参照)と、半導体素子3に並列になるように、正極側放熱板51と負極側放熱板52とに電気的に接続されたコンデンサ6とを備える。そして、正極側放熱板51と負極側放熱板52とは、通電時に半導体素子3から発生する熱を放熱し、冷却管7は、正極側放熱板51と、負極側放熱板52と、コンデンサ6とを冷却するよう構成されている。
Example 1
A semiconductor module cooling device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor
The
より詳しくは、本例の半導体モジュール冷却装置1は、冷却管7と、半導体モジュール2とが交互に複数個、積層されており、この複数個の半導体モジュール2が接続されてインバータ(図3参照)を構成している。
More specifically, in the semiconductor
図1に示すごとく、冷却管7には冷媒73の導入口71と、導出口72とが取り付けられている。また、冷却管7の間には接続部材70が設けられている。これら全ての冷却管7に冷媒73を流通させることにより、全ての半導体モジュール2を冷却するようになっている。
As shown in FIG. 1, the
図2に、半導体モジュール2の拡大斜視図を示す。半導体モジュール2は半導体素子3(図3参照)と、正極側放熱板51および負極側放熱板52と、コンデンサ6とを封止する四辺形板状の封止部材20を備え、封止部材20の側面から正極端子41および負極端子42が突出するとともに、正極側放熱板51と、負極側放熱板52と、コンデンサ6とが封止部材20の主表面から露出するよう構成されている。
また、本例の半導体モジュール2は、交流出力端子43と、該交流出力端子43に接続された交流側放熱板53を備える。
FIG. 2 shows an enlarged perspective view of the
Further, the
また、図2(A)に示すごとく、コンデンサ6は、正極側放熱板51と負極側放熱板52との間に設けられている。
Further, as shown in FIG. 2A, the
図3に、半導体モジュール2および該半導体モジュール2により構成したインバータ8の回路図を示す。図示するごとく、半導体素子3は、2個のIGBT素子30と2個のフライホイールダイオード31からなり、一方のIGBT素子30aのエミッタ端子33aと他方のIGBT素子30bのコレクタ端子32bとが接続され、フライホイールダイオード31は、各々のIGBT素子30のエミッタ−コレクタ端子間に接続され、一方のIGBT素子30aのコレクタ端子32aが正極側放熱板51(図2参照)に接続され、他方のIGBT素子30bのエミッタ端子が負極側放熱板52(図2参照)に接続されている。
FIG. 3 shows a circuit diagram of the
また、これらIGBT素子30、フライホイールダイオード31に並列になるように、コンデンサ6が設けられている。
さらに、一方のIGBT素子30aのエミッタ端子33aと他方のIGBT素子30bのコレクタ端子32bとが接続され、交流電圧を出力するようになっている。これらの端子は図2の交流出力端子43および交流側放熱板53に接続されている。
A
Furthermore, the
また、図1、図3に示すごとく、本例では、半導体モジュール2と冷却管7とが交互に複数個積層され、複数個の半導体モジュール2が接続されてインバータ8を構成している。
このインバータ8は、例えば電気自動車やハイブリッドカー等の車両に搭載して用いられる。車両には直流電源83と、この直流電源83の電圧を昇圧するコンバータ82とが搭載されている。コンバータ82により昇圧した電圧を、インバータ8の上記正極端子41および負極端子42に印加する。
また、交流出力端子43は三相交流モータ80,81に接続されている。交流出力端子43から出力される交流電力により、三相交流モータ80,81を駆動し、車両を走行させる。
As shown in FIGS. 1 and 3, in this example, a plurality of
The
The
図2のa−a断面図を図4に示し、図2のb−b断面図を図5に示す。このように、半導体素子3(30,31)と、正極側放熱板51と、負極側放熱板52と、交流側放熱板53とが封止部材20に封止されている。正極側放熱板51と、負極側放熱板52と、交流側放熱板53とは、封止部材20の主表面23から露出している。また、正極側放熱板51と交流側放熱板53との間に、IGBT素子30aおよびフライホイールダイオード31aが、はんだ21により接続されている。さらに、負極側放熱板52と交流側放熱板53との間に、IGBT素子30bおよびフライホイールダイオード31bが接続されている。正極側放熱板51と負極側放熱板52とには、コンデンサ6が接続されている。
2 is a sectional view taken along the line aa in FIG. 2, and FIG. 5 is a sectional view taken along the line bb in FIG. In this way, the semiconductor element 3 (30, 31), the positive-side
なお、図4では、冷却管7とコンデンサ6との間に絶縁部材10が介在しているが、図6に示すように、絶縁部材10を介在させず、コンデンサ6と冷却管7とを直接、接触させてもよい。
In FIG. 4, the insulating
次に、本例の半導体モジュール冷却装置1の作用効果について説明する。
本例の半導体モジュール冷却装置1は、図4に示すごとく、半導体モジュール2が正極側放熱板51と負極側放熱板52を備え、これらの放熱板51,52に半導体素子3およびコンデンサ6が接続されている。そして、図1に示すごとく、冷却管7によって正極側放熱板51と、負極側放熱板52と、コンデンサ6とを同時に冷却している。すなわち、半導体素子3を冷却するための冷却管7を使って、コンデンサ6も冷却するようにしている。これにより、半導体素子3の発熱によってコンデンサ6が破壊されることを防止できる。
Next, the effect of the semiconductor
In the semiconductor
また、図1、図2に示すごとく、コンデンサ6は、正極側放熱板51と負極側放熱板52との間に設けられている。
このようにすると、半導体素子3とコンデンサ6との接続距離を最も短くすることができる。そのため、配線インダクタンスを小さくでき、スイッチングサージ電圧を小さくすることができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
In this way, the connection distance between the
また、図1、図2に示すごとく、本例では、コンデンサ6が封止部材20の表面23から露出している。
このようにすると、コンデンサ6を冷却管7によって冷却しやすくなる。そのため、半導体素子3からの発熱によりコンデンサ6が破壊される等の不具合を効果的に防止できる。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, in this example, the
If it does in this way, it will become easy to cool the capacitor |
また、図3に示すごとく、1個の半導体モジュール2には2個のIGBT素子30と、2個のフライホイールダイオード31が設けられ、これら2個のIGBT素子30とフライホイールダイオード31に対して、1個のコンデンサ6が並列に接続されている。
このようにすると、例えば1個のIGBT素子30に1個のコンデンサ6を接続した場合と比較して、全体の配線インダクタンスを小さくでき、これにより、スイッチングサージ電圧を低減することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 3, two
In this way, for example, compared to the case where one
また、図1、図3に示すごとく、上記半導体モジュール2と冷却管7とが交互に複数個積層され、複数個の半導体モジュール2が接続されてインバータ8を構成している。
このようにすると、例えば図14に示すごとく、コンデンサが入っていない半導体モジュール95を複数個設けてインバータを構成し、この複数個の半導体モジュール95に対して1個のコンデンサ94を並列接続した場合と比較して、半導体モジュールとコンデンサとの配線距離を短くできる。これにより配線インダクタンスを小さくでき、スイッチングサージ電圧を小さくすることができる。
As shown in FIGS. 1 and 3, a plurality of the
In this case, for example, as shown in FIG. 14, an inverter is formed by providing a plurality of
以上のごとく、本例によれば、コンデンサ6の冷却性能が高く、スイッチングサージ電圧を低減しやすい半導体モジュール冷却装置1を提供することができる。
As described above, according to this example, it is possible to provide the semiconductor
(比較例1)
本例は、コンデンサ6の配置位置を変えた例である。図7(B)は図7(A)のa−a断面図であり、図8は図7(A)のb−b断面図である。図示するごとく、正極端子41および負極端子42は、半導体モジュール2を挟持する一対の冷却管7a,7bのうち一方の冷却管7aにより冷却され、コンデンサ6は、正極端子41および負極端子42と、他方の冷却管7bとにより挟持されている。
より詳しくは、正極端子41および負極端子42は、封止部材20の一方の主表面23aに露出しており、コンデンサ6は他方の主表面23bに露出している。そして、正極端子41および負極端子42は一方の冷却管7aによって冷却されている。また、コンデンサ6は他方の冷却管7bに冷却されている。
( Comparative Example 1 )
In this example, the arrangement position of the
More specifically, the
また、図9のようにすることもできる。図9の例では、コンデンサ6は封止部材20に封止されておらず、正極端子41および負極端子42と、冷却管7bとに挟持されている。また、正極端子41および負極端子42は、コンデンサの主面60に接触する第1部分41a,42aと、コンデンサの側面61に接触する41b,42bとからなる。
その他、実施例1と同様の構成を有する。
Moreover, it can also be as shown in FIG. In the example of FIG. 9, the
In addition, the configuration is the same as that of the first embodiment.
比較例1の作用効果につき説明する。
上述の構成にすると、コンデンサ6を冷却管7によって直接、冷却することができる。また、正極端子41および負極端子42も冷却されているため、コンデンサ6は、これら正極端子41および負極端子42によっても冷却される。すなわち、上記構成により、コンデンサ6の一方の面を冷却管7によって直接、冷却でき、他方の面を正極端子41および負極端子42を介して間接的に冷却することができる。これにより、高い冷却効果を奏することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
The effect of the comparative example 1 is demonstrated.
With the above configuration, the
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
(比較例2)
本例は、半導体モジュールを2個組み合わせた例である。図10は、本例の半導体モジュール冷却装置1の斜視図である。また、図11は要部拡大図であり、図12は図11のa−a断面図である。図13(A)は図11のb−b断面図であり、図13(B)は図11のc−c断面図である。
図示するごとく、本例では2個の半導体モジュール2a,2bを組み合わせて使用している。各半導体モジュール2a,2bには1個のIGBT素子と1個のフライホイールダイオード31が入っており、この半導体モジュール2a,2bを接続することにより、図3に示す1個の半導体モジュール2と同じ機能を持たせている。
( Comparative Example 2 )
In this example, two semiconductor modules are combined. FIG. 10 is a perspective view of the semiconductor
As illustrated, in this example, two
本例ではこのように、IGBT素子30と、IGBT素子30のエミッタ−コレクタ間に接続されたフライホイールダイオード31とを有する半導体モジュール2a,2bを備える。半導体モジュール2a,2bは、一対に配置され、一方の半導体モジュール2aのエミッタ端子と他方の半導体モジュール2bのコレクタ端子とが接続されている(図3参照)。さらに、一方の半導体モジュール2aのコレクタ端子と、他方の半導体モジュール2bのエミッタ端子との間にコンデンサ6が接続されている(図10、11参照)。また、一方の半導体モジュール2aと、他方の半導体モジュール2bと、コンデンサ6とを冷却する冷却管7が設けられている。そして、一対の半導体モジュール2a,2bおよびコンデンサ6と、冷却管7とが複数個、積層されている(図10参照)。
In this example, the
より詳しくは、コンデンサ6は、封止体20の外に配置されている。図12に示すごとく、正極端子41、負極端子42は一方の冷却管7aにより冷却されており、コンデンサ6は、他方の冷却管7bにより冷却されている。そして、コンデンサ6は、正極端子41および負極端子42と、他方の冷却管7bとに挟持されている。
More specifically, the
図13(A)、図13(B)に示すごとく、IGBT素子30およびフライホイールダイオード31は、正極側放熱板51と、負極側放熱板52とに接続されている。また、正極側放熱板51には正極端子41が接続されており、負極側放熱板52には負極端子42が接続されている。
As shown in FIGS. 13A and 13B, the
比較例2の作用効果につき説明する。
本例は、IGBT素子30とフライホイールダイオード31とを備える半導体モジュール2a,2bを一対に備え、この半導体モジュール2a,2bの直流端子(エミッタ、コレクタ)間にコンデンサ6が接続されている。また、これら半導体モジュール2とコンデンサ6とが複数個、積層されている。そのため、例えば図14に示すごとく、複数個の半導体モジュール95に対して1個のコンデンサ94を設ける場合と比較して、半導体モジュールとコンデンサとを接続する配線の長さを短くすることができる。これにより、配線のインダクタンスを小さくでき、スイッチングサージ電圧を低減できる。
また、冷却管7を使って半導体モジュール2とコンデンサ6とを同時に冷却している。そのため、コンデンサ6を効率よく冷却でき、半導体モジュール2の発熱によってコンデンサ6が破壊されることを防止できる。
The effect of the comparative example 2 is demonstrated.
This example includes a pair of
In addition, the
1 半導体モジュール冷却装置
2 半導体モジュール
3 半導体素子
30 IGBT素子
31 フライホイールダイオード
41 正極端子
42 負極端子
51 正極側放熱板
52 負極側放熱板
6 コンデンサ
7 冷却管
8 インバータ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記半導体モジュールは、直流電圧が印加される正極端子および負極端子と、
該正極端子に接続された金属製の正極側放熱板と、
上記負極端子に接続された金属製の負極側放熱板と、
上記正極側放熱板または上記負極側放熱板に電気的に接続された複数の半導体素子と、
上記正極側放熱板と上記負極側放熱板とに電気的に接続されたコンデンサと、
上記正極側放熱板と上記負極側放熱板と上記半導体素子と上記コンデンサとを封止する四辺形板状の封止部材と、
を備え、上記正極側放熱板と上記負極側放熱板とは、通電時に上記半導体素子から発生する熱を放熱し、
上記冷却管は、上記正極側放熱板と、上記負極側放熱板と、上記コンデンサとを冷却し、
上記半導体素子として、2個のIGBT素子と2個のフライホイールダイオードとを備え、一方の上記IGBT素子のエミッタ端子と他方の上記IGBT素子のコレクタ端子とが電気的に接続され、上記フライホイールダイオードを、各々の上記IGBT素子に逆並列接続してあり、一方の上記IGBT素子のコレクタ端子が上記正極側放熱板に電気的に接続し、他方の上記IGBT素子のエミッタ端子が上記負極側放熱板に電気的に接続しており、
上記2個のIGBT素子に対して1個の上記コンデンサを並列接続してあり、
上記封止部材の2つの主表面のうち一方の主表面から上記正極側放熱板と上記負極側放熱板と上記コンデンサとが露出し、上記コンデンサは上記正極側放熱板と上記負極側放熱板との間に位置し、
上記コンデンサは四辺形板状を呈しており、該コンデンサの厚さ方向は上記封止部材の厚さ方向に平行であることを特徴とする半導体モジュール冷却装置。 A semiconductor module cooling device comprising a semiconductor module and a cooling pipe for cooling the semiconductor module,
The semiconductor module includes a positive terminal and a negative terminal to which a DC voltage is applied,
A metal positive-side heat sink connected to the positive terminal;
A metal negative-side heat sink connected to the negative terminal;
A plurality of semiconductor elements electrically connected to the positive side heat sink or the negative side heat sink;
A capacitor electrically connected to the positive side heat sink and the negative side heat sink;
A quadrilateral plate-shaped sealing member that seals the positive-side heat sink, the negative-side heat sink, the semiconductor element, and the capacitor;
The positive side heat sink and the negative side heat sink dissipate heat generated from the semiconductor element when energized,
The cooling pipe cools the positive-side heat sink, the negative-side heat sink, and the capacitor ,
The semiconductor element includes two IGBT elements and two flywheel diodes, and an emitter terminal of one of the IGBT elements and a collector terminal of the other IGBT element are electrically connected, and the flywheel diode Are connected in reverse parallel to each of the IGBT elements, the collector terminal of one of the IGBT elements is electrically connected to the positive side heat sink, and the emitter terminal of the other IGBT element is the negative side heat sink. Is electrically connected to
One capacitor is connected in parallel to the two IGBT elements,
The positive side heat sink, the negative side heat sink and the capacitor are exposed from one main surface of the two main surfaces of the sealing member, and the capacitor includes the positive side heat sink and the negative side heat sink. Located between
2. The semiconductor module cooling device according to claim 1 , wherein the capacitor has a quadrangular plate shape, and a thickness direction of the capacitor is parallel to a thickness direction of the sealing member .
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