JP2016092868A - 積層ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング素子の高周波電流が高周波ノイズとして放射され難くする積層ユニットを提供する。【解決手段】本明細書で開示する積層ユニットは、パワーカードのロッド５６と冷却器２の金属板３２、３３とを導通する導通板５８が、ロッド５６から伸びているとともに、ロッド５６の一端側は、積層ユニットを収容するケース２０に固定される。ケース２０は、金属製であり、車体フレームに電気的に導通可能に接続されるため、ケース２０の電位は冷却器の金属板３２、３３よりも低い。これにより、パワーカードの金属板３２、３３は、ロッド５６を介してケース２０に電気的に接続されるため、グランド電位と同等の車体フレームへの導通経路がロッド５６により形成される。そのため、スイッチング動作に伴ってスイッチング素子から発生した高周波電流は、車体フレームへと誘導されることから、高周波電流が高周波ノイズとして放射され難くなる。【選択図】図３

Description

本明細書が開示する技術は、複数の冷却器を積層し、隣接する冷却器の間に半導体モジュールが介挿されている積層ユニットに関する。

電力変換用のスイッチング素子は発熱量が大きい。例えば、電気自動車に搭載される電力変換装置は、駆動用モータに適した駆動電力を供給する多数のスイッチング素子を備えている。この種のスイッチング素子は、特に発熱量が大きいため、半導体モジュールとして樹脂モールドされて冷媒が流れる冷却器により冷却されている。その一例に、例えば、特許文献１に開示される電力変換装置の冷却器がある。この冷却器では、冷媒が流れる金属製の冷却器と半導体モジュールとを交互に積層することにより、半導体モジュールを冷却する。

特開２０１３−１２１２３６号公報

ところで、半導体モジュールを冷却する冷却器の本体に樹脂を使ったものがある。例えば、本願出願人は、開口を有する樹脂製の本体とその開口を塞ぐ金属板とにより構成された複数の冷却器を積層し、隣接する冷却器の間に半導体モジュールを介挿した積層ユニットを開発している（特願２０１４−０８３４６９号、本願出願時には未公開）。冷却器の本体の開口を塞ぐ金属板は、半導体モジュール内のスイッチング素子と熱結合して半導体モジュールが発した熱を放熱する役割を担うが、樹脂製の本体は電気を通さないことから、金属板は電気的に浮いた状態になる。

半導体モジュール内のスイッチング素子は、高い周波数でスイッチング動作を行うことに伴って高周波電流を発生する。一方、積層ユニットでは半導体モジュールと冷却器が積層されており、冷却器の全体が金属製の場合には、高周波電流は冷却器を通じて電力変換装置のケースへと誘導される。なお、半導体モジュールの樹脂製のパッケージは電気を通さないが、スイッチング素子の電極と冷却器が間にパッケージ壁を挟んだコンデンサとして機能し、スイッチング素子が発する高周波電流が冷却器に伝達され得る。一方、冷却器の本体が樹脂製の場合には、本体の開口を塞ぐとともに半導体モジュールに対向している金属板が、電力変換装置のケースから電気的に遮断されているため、冷却器が高周波電流の伝導経路になり得ない。その場合、高周波電流は電力変換装置のシールド線などを通じ、高周波ノイズとして周囲空間に放射される虞がある。

本明細書が開示する技術は、樹脂製の本体を有する冷却器と半導体モジュールが積層された積層ユニットにおいて、スイッチング素子の高周波ノイズを抑制する技術を提供する。

本明細書が開示する積層ユニットは、複数の冷却器を積層し、隣接する冷却器の間に半導体モジュールが介挿されているデバイスである。半導体モジュールは、スイッチング素子を樹脂モールドするとともに一端側が突出する金属棒を樹脂モールドしているパッケージを備えている。また冷却器は、隣接する半導体モジュールと対向する側面に開口が設けられている樹脂製の本体と、一方の面が開口を塞いているとともに、他方の面が半導体モジュールと対向している金属板を備えている。そして、半導体モジュールの金属棒と冷却器の金属板とを導通する導通部材が、金属棒から伸びているとともに、金属棒の一端側は、当該積層ユニットを収容する金属ケースに固定されている。金属ケースは、典型的には、グランド電位に保持される。

これにより、冷却器の金属板は、金属棒を介して金属ケースに電気的に接続されて、金属棒により金属ケースへの導通経路が形成される。そのため、スイッチング動作に伴ってスイッチング素子から発生した高周波電流は、金属板と金属棒を通じて金属ケースへと導かれる。その結果、高周波電流が高周波ノイズとして放射され難くなる。本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。

実施例の積層ユニットを下方からみた斜視図である。 実施例の積層ユニットを使用した電力変換装置のケース内レイアウトを示す平面図である。 図２のIII−III線に沿った断面図である。 実施例の積層ユニットの分解斜視図である。 パワーカードユニットの斜視図である。 パワーカードユニットの分解斜視図である。 （Ａ）は、パワーカードユニットの正面図、（Ｂ）は、（Ａ）のVII-Ｂ−VII-Ｂ線に沿った断面図である。 （Ａ）は、パワーカードユニットの側面図、（Ｂ）は、図７（Ａ）のVIII-Ｂ−VIII-Ｂ線に沿った断面図、（Ｃ）は、ロッドの斜視図である。

図面を参照して実施例の積層ユニットを説明する。本実施例では、電動車両用の電力変換装置に使用される積層ユニットを例示して説明する。なお、電動車両には、走行用モータとエンジン（内燃機関）の双方を搭載するハイブリッド車も含む。

まず、図１−３に基づいて電力変換装置の構成などを概説する。図１に、実施例の積層ユニット１０を下方から（同図に示す座標系のＺ軸の負方向から正方向に）みた斜視図を示す。図２に、電力変換装置１００のケース内レイアウトを表した平面図を示す。図３に、図２のIII−III線に沿った断面図を示す。電動車両に搭載される電力変換装置１００は、バッテリの直流電力を昇圧し、さらに交流に変換して走行用モータに供給するものである。積層ユニット１０は、このような電力変換装置１００に主要部品として使用される。

電力変換装置１００は、電圧を高める電圧コンバータ回路（不図示）と、インバータ回路（不図示）を含む。電圧コンバータ回路は、双方向の電圧コンバータであり、スイッチング素子として、２個のＩＧＢＴを含む。また、インバータ回路は６個のＩＧＢＴを含む。つまり、電力変換装置１００は、合計８個のスイッチング素子（半導体素子）を含んでいる。夫々のスイッチング素子は、大きな電流を導通／遮断するので発熱量が大きい。これらのスイッチング素子は、例えば、２個ずつパワーカード３ａ−３ｄに収容される。なお、スイッチング素子の数は、車両の種類（電力変換装置の種類）によって任意に設定される。

図１に示すように、積層ユニット１０は、このような８個のスイッチング素子を集約して集中的に冷却するものである。積層ユニット１０は、４個のパワーカード３ａ−３ｄと５個の冷却器２ａ−２ｅが一つずつ交互に積層されたユニットである。図中のＸ軸方向が積層方向に相当する。なお、複数の冷却器２ａ−２ｅは、その本体が樹脂成形された樹脂本体４０であり同じ構造を有している。同様に複数のパワーカード３ａ−３ｄも同じ構造を有している。以下では、複数の冷却器２ａ−２ｅのいずれか一つを区別なく表す場合に「冷却器２」と表記する。同様に、複数のパワーカード３ａ−３ｄのいずれか一つを区別なく表す場合に「パワーカード３」と表記する。

夫々のパワーカード３は、２個のスイッチング素子を樹脂でモールドした半導体モジュールであり、平板型を成している。これらの２個のスイッチング素子は、パワーカード３の内部で直列に接続されている。各パワーカード３からは３本の端子２８が伸びている。パワーカード３からは、このような３本の端子２８のほかに、スイッチング素子（ＩＧＢＴ）の制御端子２９が、端子２８が伸びる側面とは反対側の側面から、例えば５本ずつ合計１０本伸びている。本実施例では、各パワーカード３の長手方向（同図中Ｙ軸方向）の両側から夫々ロッド５６が突出している。これらの２本のロッド５６は、下方（同図中Ｚ軸の負方向）に向けて伸びて、その先端に雄ねじ部５６ｃが形成されている。パワーカード３は、積層方向の両面に絶縁板８、９を有している。

本実施例の積層ユニット１０は、複数の冷却器２が積層されたものであり、隣接する冷却器の間にパワーカード３が介挿されている。各冷却器２の内部に液体の冷媒が通る。冷媒の典型は水、あるいは、ＬＬＣ（Long Life Coolant ）である。これにより、冷却対象であるパワーカード３を冷やす。実施例では、パワーカード３は冷却器２と対向する面に絶縁板８、９を有する。後述するように、パワーカード３の本体である樹脂パッケージ５５（後述）の表面には内部のスイッチング素子と導通している放熱板５２ａ、５２ｂ（後述）が露出しており、絶縁板８、９は、冷却器２の金属板３２、３３（後述）を放熱板５２ａ、５２ｂから絶縁するために備えられている。絶縁板８、９は、後述する金属板３２、３３とパワーカード３の間における電気的な絶縁を確保する必要がない場合には設けなくてもよい。なお、図１においては、パワーカード３を代表して、パワーカード３ｄのみに、制御端子２９、ロッド５６及び絶縁板８、９の各符号を夫々付しているが、他のパワーカード３ａ−３ｃについても同様にこれらを備えている。

各冷却器２はパワーカード３を挟んで図中Ｙ軸方向の両側に貫通孔４３を有しており、積層されて繋がった貫通孔４３が、冷媒を供給する供給路Ｐ１と冷却器の筐体を通過した冷媒を排出する排出路Ｐ３とを構成する。後述するが、樹脂本体４０の内部の流路空間に符号Ｐ２を割り当てている。なお、積層ユニット１０の一端には、カバー２７が当てられて貫通孔４３が閉じられている。

次に図２及び図３を参照して、積層ユニット１０を含む電力変換装置１００のケース２０内のデバイスレイアウトなどを説明する。図２は、電力変換装置１００のカバーを外したケース２０内の平面図である。また図３は、図２のIII−III線に沿って電力変換装置１００をカットした断面図である。電力変換装置１００のケース２０は、例えば、ダイカスト成型されたアルミニウム合金からなる矩形状の箱体であり、車体フレーム（不図示）に固定されている。ケース２０は、車体フレームと導通している。車両では、車体フレームの電位がグランド電位に定義されている。即ち、電力変換装置１００のケース２０は、車体フレームに固定され、グランド電位に保持される。ケース２０には、積層ユニット１０のほか、複数のコンデンサ素子（不図示）とリアクトル２５が収容される。コンデンサ素子のいくつかは電圧コンバータ回路の低電圧側に接続されてフィルタコンデンサを構成する。コンデンサ素子の残りは、高電圧側に接続されて平滑化コンデンサを構成する。リアクトル２５は、チョッパ型の電圧コンバータ回路で用いられる。

積層ユニット１０は、ケース２０に設けられた支持壁２０ａと２０ｂの間に配置され、積層ユニット１０の一端と支持壁２０ｂとの間に嵌挿された板バネ２４により積層方向の荷重が加えられる。板バネ２４による荷重は、数キロニュートンにも及ぶ。積層ユニット１０の一端には、ケース外部から積層ユニット１０へ冷媒を供給する供給管２２と積層ユニット１０から冷媒を排出する排出管２３が接続される。供給管２２と排出管２３は、それぞれ、前述した供給路Ｐ１と排出路Ｐ３に連通する。ケース２０には、上記デバイスのほか、パワーカード３の中のスイッチング素子に供給するＰＷＭ信号を生成する制御基板６１も実装されている。

制御基板６１は、積層ユニット１０が収容されるケース２０内の空間を仕切る中板２１の裏側、即ち積層ユニット１０の反対側に樹脂製のブッシュ６３を介して固定されている。中板２１には、積層ユニット１０の各パワーカード３から伸びるロッド５６の位置に合わせて１２箇所に取付孔２１ａが形成されている。また、各パワーカード３の各制御端子２９が中板２１に接触することなく貫通し得る長穴２１ｂも、６箇所に形成されている。パワーカード３の各ロッド５６には、取付孔２１ａの内径よりも外径が大きい鍔部５６ａが、先端の雄ねじ部５６ｃよりも根元側に形成されている。

これにより、各パワーカード３は、夫々から突出する２本のロッド５６の先端を取付孔２１ａに貫通させ、それらの雄ねじ部５６ｃにナット６５をねじ締結することによって、鍔部５６ａとナット６５の間に中板２１が挟持される。そのため、パワーカード３をケース２０に直接固定することを可能にしている。また、ロッド５６、ナット６５及び中板２１（ケース２０）はいずれも金属製である。そのため、ロッド５６から、中板２１及びケース２０を介して、車体フレームに至る電気的な導通経路の形成を可能にしている。なお、図３に示される符号５６ｂは、ロッド５６に形成される凸条部５６ｂを示し、また符号５８は接続板を示す。これらについては、後で詳しく説明する。

続いて積層ユニット１０を構成する冷却器２の構造を図４に基づいて説明する。図４は、冷却器２の分解斜視図である。冷却器２の樹脂本体４０は、耐熱樹脂製であり、例えば、射出成形で製造される。樹脂本体４０の内部は、冷媒が通る流路空間Ｐ２に相当する。積層方向（図中のＸ軸方向）からみたときの樹脂本体４０の中央には、開口４１ａが設けられている。開口４１ａは、パワーカード３と対向する位置に設けられている。また、開口４１ａの裏側には、反対側のパワーカード３に対向する位置に開口４１ｂが設けられている。開口４１ａは金属板３３で塞がれ、また開口４１ｂは金属板３２で塞がれる。

即ち、金属板３３は、ガスケット３９を挟んで、開口４１ａの周囲の筐体側面４４ａに当接し、開口４１ａを塞ぐ。樹脂本体４０の積層方向の一方側では両端に突出部４２が設けられており、金属板３３は一対の突出部４２の間で筐体側面４４ａに密着する。また、金属板３２は、ガスケット３８を挟んで、開口４１ｂの周囲の筐体側面４４ｂに当接し、開口４１ｂを塞ぐ。開口４１ｂの側では樹脂本体４０に窪み４６が設けられており、金属板３２はその窪み４６に嵌る。これにより、金属板３２、３３は、互いに対向して樹脂本体４０の内壁とともに流路空間Ｐ２を区画形成する。金属板３２、３３は、例えばアルミニウム製であり、押出成形や切削加工などによりフィン３４、３５が一体に成形される。ガスケット３８、３９は、シリコンゴム製である。

本実施例では、金属板３２、３３は、積層ユニット１０の組立工程の前工程において、パワーカード３の両面に組み付けられて装着されている。即ち、金属板３２はパワーカード３の一端面に、また金属板３３はパワーカード３の他端面に、夫々予め接着されている。このように積層ユニット１０の組立工程前に金属板３２、３３をパワーカード３に予め装着することによって、金属板３２、３３とパワーカード３の位置合わせが容易となる。即ち、積層ユニット１０の組み立てが容易となる。

金属板３２、３３が予め装着された複数のパワーカード３は、積層ユニット１０の組付工程において、複数の冷却器２と一つずつ交互に積層される。これにより、冷却器２の樹脂本体４０と金属板３２、３３とパワーカード３が密着する。前述したように、積層ユニット１０はその積層方向に数キロニュートンの荷重を受ける。その荷重によって金属板３２（３３）と樹脂本体４０の間のガスケット３８（３９）が変形し、開口４１ｂ（４１ａ）を封止する。以下、金属板３２、３３などが装着されたパワーカード３のアッセンブリユニットのことをパワーカードユニット３０と称する。

ここからは、パワーカードユニット３０の構造などが良く示されている図５−図８も加えて説明する。図５は、パワーカードユニット３０の斜視図である。図６は、パワーカードユニット３０の分解斜視図である。図７（Ａ）は、パワーカードユニット３０の正面図であり、図７（Ｂ）は、（Ａ）のVII-Ｂ−VII-Ｂ線に沿った断面図である。図８（Ａ）は、パワーカードユニット３０の側面図であり、図８（Ｂ）は、図７（Ａ）のVIII-Ｂ−VIII-Ｂ線に沿った断面図、図８（Ｃ）は、ロッド５６の斜視図である。

図６に示すように、パワーカード３の樹脂パッケージ５５の一側面には金属製の放熱板５２ａが露出している。放熱板５２ａとは反対側の側面には放熱板５２ｂ（図７（Ｂ）参照）が露出している。詳しくは後述するが、放熱板５２ａ、５２ｂは、樹脂パッケージ５５の内部でスイッチング素子の電極と導通している。放熱板５２ａ、５２ｂは、夫々、樹脂パッケージ５５の外に伸びている３本の端子２８の一つと連続している。即ち、放熱板５２ａ、５２ｂは、樹脂パッケージ５５に封止されたスイッチング素子の電極と外部のデバイスを電気的に接続する電極端子の一部である。放熱板５２を金属板３２と絶縁するために、樹脂パッケージ５５の表面に、放熱板５２ａを覆うように絶縁板８が取り付けられている。樹脂パッケージ５５の反対側の面に露出している放熱板５２ｂを覆うように絶縁板９が取り付けられている。絶縁板８、９は、絶縁性が高く、かつ、伝熱性も高い材料で作られている。絶縁板８、９は、例えば、高熱伝導率のセラミッククスで作られている。

図５及び図６に示すように、パワーカードユニット３０には、パワーカード３の一方の絶縁板８に金属板３２が装着され、またパワーカード３の他方の絶縁板９に金属板３３が装着されている。樹脂本体４０の開口４１ｂ（４１ａ）を塞ぐ金属板３２（３３）の一端面３２ａ（３３ａ）には、複数のフィン３４（３５）が設けられている。具体的には、金属板３２（３３）のパワーカード３が接する他端面３２ｂ（３３ｂ）の裏側に、図中Ｙ軸方向に帯状に伸びる複数のフィン３４、３５がＺ軸方向にほぼ等間隔に設けられている。本実施例のフィン３４（３５）は、パワーカード３の中の夫々のスイッチング素子に対応するように、図中Ｙ軸方向に並んで２つに分割されて設けられている（符号３４ａ、３４ｂ（符号３５ａ、３５ｂ））。フィン３４（３５）は、このように分割することなく、連続したものでもよい。

これらのフィン３４ａ、３４ｂ（３５ａ、３５ｂ）は、積層方向（図中のＸ軸方向）に所定の高さに設定されている。所定の高さは、例えば、金属板３２、３３の対向間隔の半分よりも低い（短い）。そのため、樹脂本体４０の両側の開口４１ａ、４１ｂが、金属板３２、３３により塞がれると、筐体内部で夫々のフィン３４ａとフィン３５ｂ（フィン３４ｂとフィン３５ａ）の先端が対向するように向き合う。金属板３２、３３の裏面は、樹脂本体４０の内部、つまり流路空間Ｐ２に面している（図４参照）。そのため、複数のフィン３４（３４ａ、３４ｂ）、３５（３５ａ、３５ｂ）は、筐体内部の流路空間Ｐ２を流れる冷媒に直接に接触する。これにより、パワーカード３が発した熱は、樹脂製の樹脂本体４０とは関係なく、主に金属板３２、３３とその裏面のフィン３４（３４ａ、３４ｂ）、３５（３５ａ、３５ｂ）を通じて冷媒に放出される。

先に述べたように、冷却器２の筐体は樹脂製である。図４に良く示されているように、樹脂本体４０の突出部４２は肉厚が厚い。それゆえ、積層方向に対して高い強度を保持でき、荷重に対して変形量を小さくすることができる。なお、突出部４２の先端面には別のガスケット３１が当てられ、隣接する冷却器の樹脂本体４０との間が封止される。なお、ガスケット３８（３９）による樹脂本体４０と金属板３２（３３）の間の封止と、ガスケット３１による突出部４２と隣接する樹脂本体４０の間の封止が同時に成立するように、ガスケット３８（３９）、３１の厚みが選定される。

図５−図８に示すように、本実施例のパワーカード３には、このような金属板３２、３３のほかに、導通板５８が取り付けられている。導通板５８は、ロッド５６と金属板３２、３３とを電気的に導通可能に接続する導電部材である。本実施例では、導通板５８は、矩形状の金属板が浅い角度で折り曲げられた部材である（図７（Ｂ）参照）。ここで、図７（Ｂ）には、パワーカード３の内部構造が表されているので、ロッド５６の説明とともに、これについても説明する。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のVII-Ｂ−VII-Ｂ線に沿った断面図であり、２つのフィン３４ａ、３４ｂ（３５ｂ、３５ａ）のうち、一方のフィン３４ｂ（３５ａ）の部分をカットしたものである。そのため、同図にはスイッチング素子５１やロッド５６がそれぞれ１つしか表れていないが、これと同じ構成で位置関係を左右対称したものが紙面左側に位置している。

パワーカード３は、２個のスイッチング素子５１を樹脂パッケージ５５で封止したデバイスであり、本実施例では、これらとともに前述のロッド５６も樹脂モールドしている。２個のスイッチング素子５１はＩＧＢＴである。スイッチング素子５１の両面には電極が設けられており、夫々の電極に放熱板５２ａ、５２ｂが接続している。放熱板５２ａには絶縁板８が接触しており、その絶縁板８には金属板３２が接触している。放熱板５２ｂには絶縁板９が接触しており、その絶縁板９には金属板３３が接触している。別言すれば、絶縁板８は、放熱板５２ａと金属板３２で挟まれている。絶縁板９は、放熱板５２ｂと金属板３３で挟まれている。絶縁板８と放熱板５２ａと金属板３２のセットがコンデンサを構成する。同様に、絶縁板９と放熱板５２ｂと金属板３３のセットがコンデンサを構成する。金属板３２、３３は、先に述べた導通板５８を介してロッド５６が導通しており、そのロッドが後述するように金属製のケース２０と導通している。スイッチング素子５１がスイッチング動作に伴なって発する高周波電流は、絶縁板８（９）と放熱板５２ａ（５２ｂ）と金属板３２（３３）で構成されるコンデンサ、導通板５８、ロッド５６を介してケース２０へと流れる。

絶縁板８、９とパワーカード３の間、及び、絶縁板８、９と金属板３２、３３の間には伝熱特性に優れたグリースが塗布されている。ロッド５６は、鍔部５６ａ及び雄ねじ部５６ｃが形成された一端側が突出するように、パワーカード３に樹脂モールドされている。ロッド５６の他端側は、その軸方向に伸びて形成される凸条部５６ｂを除いてパワーカード３の樹脂パッケージ５５の中に埋設されている。

ロッド５６は、図７及び図８に良く表されているように、その他端側においては、他端部５６ｘがパワーカード３の樹脂パッケージ５５から外部に露出することなく、凸条部５６ｂだけがパワーカード３の長手方向端部から露出するように樹脂パッケージ５５に覆われている。また、ロッド５６の一端側において露出する軸部分は、樹脂パッケージ５５から露出する根元部から鍔部５６ａに至るまでの間が電気的な絶縁体である絶縁被覆５７に覆われている。ロッド５６の一端側は、前述したように、ケース２０の中板２１に固定されており、そのケース２０は車体フレームに電気的に導通可能に固定されている。即ち、ロッド５６から、中板２１及びケース２０を介して、車体フレームに至る電気的な導通経路が形成される。そのため、露出したロッド５６の軸部分に絶縁被覆５７を施すことによって、当該軸部分に触れた場合における地絡の発生を防止している。

ロッド５６は、このように樹脂パッケージ５５の長手方向（図中Ｙ軸方向）から露出する凸条部５６ｂを有する。そのため、パワーカードユニット３０では、この凸条部５６ｂと絶縁板８、９とを電気的に接続する導通板５８を備えている。例えば、導通板５８の屈曲部分は、ロッド５６の凸条部５６ｂに電気的に接続されている（図５、図７及び図８に示す符号Ｊ１）。また、導通板５８の一端部の辺部分は、金属板３２に電気的に接続されている（図５、図７及び図８に示す符号Ｊ２）。同様に、導通板５８の他端部の辺部分は、金属板３３に電気的に接続されている（図５、図７及び図８に示す符号Ｊ３）。これらの電気的な接続は、典型的には、ハンダ付け又はスポット溶接などにより行われる。

このように本実施例の積層ユニット１０を構成することにより、パワーカード３の金属板３２、３３は、ロッド５６を介してケース２０に電気的に接続されるので、グランド電位と同等の車体フレームへの導通経路がロッド５６により形成される。そのため、スイッチング動作に伴ってスイッチング素子５１から発生した高周波電流は、グランド電位に保持された車体フレームへと導かれることから、高周波電流が高周波ノイズとして放射され難くなる。つまり、ロッド５６を有するパワーカード３と、樹脂本体４０及び金属板３２、３３を有する冷却器２の積層ユニット１０は、スイッチング素子５１の高周波電流を、ロッド５６を介して車体へと導くことでラジオノイズの発生を防ぐ。

また、本実施例の積層ユニット１０では、パワーカード３は、ロッド５６を介してケース２０に機械的に固定される。これにより、パワーカード３は、冷却器２とは別に、ケース２０に固定されるため、走行中に路面やエンジンから振動が加わっても、パワーカード３の位置ズレを生じ難くする。より具体的には、端子２８や制御端子２９の位置が変動しなくなるので、端子の位置ズレによる接触不良などの防止に寄与する。

また、このようなロッド５６は、これまで使用されていなかった絶縁板８、９間の空きスペースにおいて、パワーカード３の長手方向（Ｙ軸方向）に樹脂パッケージ５５を延設したその内部に設ける。そのため、ロッド５６の設けるために新たなスペースを必要とすることなく、またロッド５６の体積分だけ樹脂パッケージ５５の樹脂材料の使用量を減らすことも可能になる。

上記の実施例では、ロッド５６を金属板３２、３３に電気的に接続する導電部材として、導通板５８を使用したが、電気的な導通が確保できる部材であれば、例えば、ワイヤ状の導線や網状の編組線を使用してもよい。また、電気的な導通が確保できる形状であれば、導通板５８は矩形状以外の形状であってもよい。さらに、電気的な導通が確保する接続例として、導通板５８と金属板３２、３３をハンダ付けやスポット溶接する例を挙げたが、これらを掛止させたり、係止させたり、嵌合させたりして機械的に接続してもよい。

実施例技術に関する留意点を述べる。パワーカード３、３ａ−３ｄが半導体モジュールの一例に相当する。樹脂パッケージ５５がパッケージの一例に相当する。ロッド５６が金属棒の一例に相当する。樹脂本体４０が「樹脂製の本体」の一例に相当する。一端面３２ａ、３３ａが「一方の面」の一例に相当する。他端面３２ｂ、３３ｂが「他方の面」の一例に相当する。ケース２０が金属ケースの一例に相当する。導通板５８が導通部材の一例に相当する。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２、２ａ−２ｅ：冷却器
３、３ａ−３ｄ：パワーカード
８、９：絶縁板
１０：積層ユニット
２０：ケース
２１：中板
２８：端子
２９：制御端子
３０：パワーカードユニット
３１、３８、３９：ガスケット
３２、３３：金属板
３２ａ、３３ａ：一端面
３２ｂ、３３ｂ：他端面
３４、３５：フィン
４０：樹脂本体
４１ａ、４１ｂ：開口
５１：スイッチング素子
５２ａ、５２ｂ：放熱板
５５：樹脂パッケージ
５６：ロッド
５６ｂ：凸条部
５６ｃ：雄ねじ部
５７：絶縁被覆
５８：導通板
６１：制御基板
１００：電力変換装置

Claims (1)

1. 複数の冷却器を積層し、隣接する冷却器の間に半導体モジュールが介挿されている積層ユニットであり、
   前記半導体モジュールは、スイッチング素子を樹脂モールドするとともに一端側が突出する金属棒を樹脂モールドしているパッケージを備えており、
   前記冷却器は、
   隣接する前記半導体モジュールと対向する側面に開口が設けられている樹脂製の本体と、
   一方の面が前記開口を塞いでいるとともに、他方の面が前記半導体モジュールと対向している金属板と、
   を備えており、
   前記金属棒と前記金属板とを導通する導通部材が前記金属棒から伸びているとともに、前記金属棒の一端側が、当該積層ユニットを収容する金属ケースに固定されていることを特徴とする積層ユニット。