JP5310302B2

JP5310302B2 - Stacked cooling system

Info

Publication number: JP5310302B2
Application number: JP2009151377A
Authority: JP
Inventors: 大介末川; 光徳木村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2029-06-25
Also published as: JP2011009462A

Description

本発明は、半導体モジュールと冷却チューブとを積層した積層型冷却装置に関する。 The present invention relates to a stacked cooling device in which a semiconductor module and a cooling tube are stacked.

従来から、半導体モジュールと冷却チューブとを積層した積層型冷却装置が知られている（下記特許文献１）。半導体モジュールはＩＧＢＴ素子等のパワー素子を備えるもので、大電流を流す回路においてスイッチング制御を行う部品である。積層型冷却装置に含まれる複数個の半導体モジュールは、バスバー等で互いに電気的に接続されており、例えば車両用のインバータを構成している。
また、上記冷却チューブは、内部に冷媒が流れる管状部材である。インバータを動作させると、半導体モジュールに電流が流れて発熱するので、上記冷却チューブを用いて冷却する。 Conventionally, a stacked cooling device in which a semiconductor module and a cooling tube are stacked is known (Patent Document 1 below). The semiconductor module includes a power element such as an IGBT element, and is a component that performs switching control in a circuit that flows a large current. The plurality of semiconductor modules included in the stacked cooling device are electrically connected to each other by a bus bar or the like, and constitute, for example, an inverter for a vehicle.
The cooling tube is a tubular member through which a refrigerant flows. When the inverter is operated, an electric current flows through the semiconductor module to generate heat, so that the cooling tube is used for cooling.

インバータを動作させるには、個々の半導体モジュールを所定のタイミングでスイッチング動作させる必要がある。そのため、この動作制御を行う制御回路基板が、積層型冷却装置の近傍に配置されている。制御回路基板は、半導体モジュールの制御信号端子に接続されており、制御信号を送信して、個々の半導体モジュールの動作制御を行う。 In order to operate the inverter, each semiconductor module needs to be switched at a predetermined timing. Therefore, a control circuit board that performs this operation control is arranged in the vicinity of the stacked cooling device. The control circuit board is connected to a control signal terminal of the semiconductor module, and transmits a control signal to control the operation of each semiconductor module.

特開２００５−７３３７３号公報JP 2005-73373 A

しかしながら、半導体モジュールは大電流が流れるため、スイッチング動作に伴って大きな電磁ノイズが発生する。一方、制御回路基板は比較的小さな電流で動作するため、半導体モジュールから発生した電磁ノイズの影響を受けやすい。そのため、誤動作しないように、制御回路基板の回路設計を行う際に、ノイズ耐性を考慮した設計をする必要がある。 However, since a large current flows through the semiconductor module, a large electromagnetic noise is generated with the switching operation. On the other hand, since the control circuit board operates with a relatively small current, it is easily affected by electromagnetic noise generated from the semiconductor module. Therefore, in order to prevent malfunction, it is necessary to design in consideration of noise resistance when designing the circuit of the control circuit board.

また、近年、インバータのスイッチング周波数およびスイッチングスピードが高速化する傾向にある。動作速度が速くなると、半導体モジュールから発生する電磁ノイズが多くなりやすい。そのため、制御回路基板のノイズ耐性を、一層高める必要が生じる。 In recent years, the switching frequency and switching speed of inverters tend to increase. When the operation speed increases, electromagnetic noise generated from the semiconductor module tends to increase. Therefore, it is necessary to further increase the noise resistance of the control circuit board.

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、半導体モジュールから発生する電磁ノイズの影響を、制御回路基板が受けにくい積層型冷却装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a stacked cooling device in which a control circuit board is not easily affected by electromagnetic noise generated from a semiconductor module.

本発明は、半導体素子及び制御信号端子を備えた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チューブとを交互に積層配置した積層型冷却装置であって、
上記半導体モジュールは、上記半導体素子を内蔵した四辺形板状のモジュール本体部を備え、
上記半導体素子の動作制御をする制御回路基板が、上記制御信号端子の突出方向において上記モジュール本体部との間に所定間隔をおいて隣接配置され、該制御回路基板は上記制御信号端子に接続しており、
該モジュール本体部と上記制御回路基板との間に、上記半導体モジュールから発生した電磁ノイズを遮蔽するためのノイズ遮蔽部材が設けられ、該ノイズ遮蔽部材が、上記冷却チューブと一体化しており、
上記冷却チューブを構成する管壁の一部が、該冷却チューブの冷却面よりも上記半導体モジュール側に延出し、該管壁の一部が、上記ノイズ遮蔽部材をなしており、
上記冷却チューブは、湾曲し互いに接続した２枚の上記管壁と、該２枚の管壁の間に配された中壁とを備え、個々の上記管壁は、冷媒が流れる流路を形成するための本体部と、相手側の上記管壁と接続するための一対の接続部と、該一対の接続部のうち上記制御回路基板側の接続部から、隣接する上記半導体モジュールへ向かって延出する延出部とを有し、該延出部が上記ノイズ遮蔽部材をなしており、上記本体部と上記中壁との間に上記流路が形成され、
上記突出方向における上記モジュール本体部の両端部は、上記冷却チューブの上記本体部よりも上記突出方向にそれぞれ突出しており、
上記中壁は、上記突出方向において、上記流路から、上記制御回路基板側の接続部の途中まで延びており、
上記制御回路基板側の接続部は、上記突出方向において、上記モジュール本体部の側面のうち上記制御信号端子が突出する側面よりも、上記制御回路基板に近い位置まで延びており、該制御回路基板側の端部から、上記延出部が延出していることを特徴とする積層型冷却装置にある（請求項１）。 The present invention is a stacked cooling device in which a semiconductor module having a semiconductor element and a control signal terminal and a cooling tube for cooling the semiconductor module are alternately stacked.
The semiconductor module includes a quadrilateral plate-like module main body containing the semiconductor element,
A control circuit board for controlling the operation of the semiconductor element is disposed adjacent to the module body in the projecting direction of the control signal terminal with a predetermined interval, and the control circuit board is connected to the control signal terminal. And
A noise shielding member for shielding electromagnetic noise generated from the semiconductor module is provided between the module main body and the control circuit board, and the noise shielding member is integrated with the cooling tube ,
A part of the tube wall constituting the cooling tube extends to the semiconductor module side from the cooling surface of the cooling tube, and a part of the tube wall forms the noise shielding member,
The cooling tube includes two tube walls that are curved and connected to each other, and an intermediate wall disposed between the two tube walls, and each of the tube walls forms a flow path through which a refrigerant flows. And a pair of connecting parts for connecting to the pipe wall on the other side, and extending from the connecting part on the control circuit board side of the pair of connecting parts toward the adjacent semiconductor module. An extending portion that protrudes, the extending portion forms the noise shielding member, and the flow path is formed between the main body portion and the inner wall,
Both end portions of the module main body in the protruding direction protrude in the protruding direction from the main body of the cooling tube, respectively.
The intermediate wall extends from the flow path to the middle of the connection part on the control circuit board side in the protruding direction,
The connecting portion on the control circuit board side extends in the protruding direction to a position closer to the control circuit board than a side surface of the module main body from which the control signal terminal protrudes, and the control circuit board In the stacked cooling device, the extending portion extends from an end portion on the side (Claim 1).

次に、本発明の作用効果につき説明する。
本発明では、半導体モジュールと制御回路基板との間に、上記ノイズ遮蔽部材を設けた。このノイズ遮蔽部材により、半導体モジュールから発生した電磁ノイズを遮断でき、制御回路基板に与える影響を低減することができる。そのため、ノイズ耐性に特に優れた制御回路基板を用いなくても、誤動作が生じにくくなる。 Next, the effects of the present invention will be described.
In the present invention, the noise shielding member is provided between the semiconductor module and the control circuit board. By this noise shielding member, electromagnetic noise generated from the semiconductor module can be blocked, and the influence on the control circuit board can be reduced. Therefore, malfunction does not easily occur without using a control circuit board that is particularly excellent in noise resistance.

これにより、半導体モジュールの動作制御を安定して行うことが可能となる。また、上述したように、近年、半導体モジュールのスイッチング速度の高速化に伴って、電磁ノイズの発生量が多くなっているが、上記構造を採用すれば、ノイズ遮蔽部材によって電磁ノイズを遮蔽できるため、電磁ノイズの発生量に関係なく、安定して半導体モジュールの動作制御を行うことができる。また、制御回路基板の回路設計をする際に、電磁ノイズの影響を特に考慮しなくてもよくなり、設計自由度が向上する。 As a result, the operation control of the semiconductor module can be stably performed. In addition, as described above, in recent years, the amount of electromagnetic noise generated has increased with the increase in switching speed of semiconductor modules. However, if the above structure is adopted, electromagnetic noise can be shielded by the noise shielding member. Regardless of the generation amount of electromagnetic noise, it is possible to stably control the operation of the semiconductor module. Further, when designing the circuit of the control circuit board, the influence of electromagnetic noise does not have to be taken into consideration, and the degree of design freedom is improved.

また、本発明では、ノイズ遮蔽部材が冷却チューブと一体になっているため、ノイズ遮蔽部材を別部材として用意する必要がなく、部品数の増加を防止できる。すなわち、少ない部品数で積層型冷却装置を組み立てることができ、また、組み立て作業も簡易なものとなる。 In the present invention, since the noise shielding member is integrated with the cooling tube, it is not necessary to prepare the noise shielding member as a separate member, and an increase in the number of components can be prevented. That is, the stacked cooling apparatus can be assembled with a small number of parts, and the assembling work can be simplified.

以上のごとく、本発明によれば、半導体モジュールから発生する電磁ノイズの影響を、制御回路基板が受けにくい積層型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 stacked cooling device in which the control circuit board is not easily affected by electromagnetic noise generated from the semiconductor module.

実施例１における、積層型冷却器の一部透過斜視図。1 is a partially transparent perspective view of a stacked cooler in Embodiment 1. FIG. 図１のＡ矢視図。The A arrow directional view of FIG. 図２のＣ−Ｃ矢視図であって、積層方向に拡大した図。It is CC arrow line view of FIG. 2, Comprising: The figure expanded in the lamination direction. 図１のＢ矢視図。B arrow view of FIG. 実施例１における、インバータの回路図。The circuit diagram of the inverter in Example 1. FIG. 実施例１における、積層型冷却器の拡大断面図。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the stacked cooler in the first embodiment. 実施例１における、積層型冷却器の製造方法の説明図。Explanatory drawing of the manufacturing method of a laminated cooler in Example 1. FIG. 図７に続く図。The figure following FIG. 実施例２における、積層型冷却器の側面図。FIG. 5 is a side view of a stacked cooler in Embodiment 2. 実施例２における、積層型冷却器の平面図。FIG. 6 is a plan view of a stacked cooler in Embodiment 2. 実施例３における、積層型冷却器の平面図。FIG. 9 is a plan view of a stacked cooler in Embodiment 3. 図１１の拡大図。The enlarged view of FIG. 実施例４における、積層型冷却器の平面図。FIG. 9 is a plan view of a stacked type cooler in Example 4.

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。
本発明において、上記冷却チューブを構成する管壁の一部が、該冷却チューブの冷却面よりも上記半導体モジュール側に延出し、該管壁の一部が、上記ノイズ遮蔽部材をなしている。
したがって、冷却チューブを構成する管壁の一部を、ノイズ遮蔽部材として利用することができる。そのため、例えばノイズ遮蔽部材を、管壁から取り外し可能な別部材とした場合と比較して、部品数を減らすことができ、また、冷却チューブの構造を簡単にすることができる。 A preferred embodiment of the present invention described above will be described.
In the present invention, a portion of the tube wall constituting the cooling tubes, than the cooling surface of the cooling tube extending in the semiconductor module side, a portion of the tube wall, that not make the noise shield member.
Therefore , a part of the tube wall constituting the cooling tube can be used as a noise shielding member. Therefore, for example, the number of parts can be reduced and the structure of the cooling tube can be simplified as compared with a case where the noise shielding member is a separate member that can be removed from the tube wall.

また、上記半導体モジュールを挟んで隣り合う２個の上記冷却チューブとそれぞれ一体化された上記ノイズ遮蔽部材は、互いに接触しており、該ノイズ遮蔽部材に、上記制御信号端子が挿通する窓部が形成されていることが好ましい（請求項２）。
隣り合う２個の冷却チューブのノイズ遮蔽部材の間に隙間がある場合は、半導体モジュールから発生した電磁ノイズがこの隙間を通るため、制御回路基板に影響を与えることがある。しかし、上述のように隣り合う２個の冷却チューブのノイズ遮蔽部材が互いに接触する構成にすると、隙間が無くなるため、電磁ノイズを遮蔽しやすくなる。そのため、制御回路基板に与える、電磁ノイズの影響をより少なくすることができる。
なお、ノイズ遮蔽部材には部分的に上記窓部が形成されており、半導体モジュールの制御信号端子は、この窓部を通って制御回路基板に接続される。 The noise shielding members integrated with the two cooling tubes adjacent to each other with the semiconductor module interposed therebetween are in contact with each other, and a window portion through which the control signal terminal is inserted into the noise shielding member. Preferably, it is formed (Claim 2 ).
When there is a gap between the noise shielding members of two adjacent cooling tubes, electromagnetic noise generated from the semiconductor module passes through this gap, which may affect the control circuit board. However, when the noise shielding members of the two adjacent cooling tubes are in contact with each other as described above, there is no gap, and electromagnetic noise can be easily shielded. Therefore, the influence of electromagnetic noise on the control circuit board can be further reduced.
The noise shielding member is partially formed with the window, and the control signal terminal of the semiconductor module is connected to the control circuit board through the window.

また、上記冷却チューブは、湾曲した２枚の管壁を接続してなり、個々の上記管壁は、冷媒が流れる流路を相手側の管壁との間に構成する本体部と、相手側の上記管壁と接続するための一対の接続部と、該一対の接続部のうち上記制御回路基板側の接続部から、隣接する上記半導体モジュールへ向かって延出する延出部とを有し、該延出部が上記ノイズ遮蔽部材をなしている。
したがって、上記本体部と、接続部と、延出部とを有する２枚の管壁を接続するだけで、ノイズ遮蔽部材と一体になった冷却チューブを製造することができる。そのため、例えば、ノイズ遮蔽部材を別部品として用意し、冷却チューブに溶接等する場合と比較して、製造工程を簡単にすることができる。 Further, the cooling tube is formed by connecting two curved tube walls, and each of the tube walls includes a main body portion that forms a flow path through which the refrigerant flows between the opposite tube wall and a counterpart side. A pair of connection portions for connecting to the tube wall, and an extension portion extending from the connection portion on the control circuit board side of the pair of connection portions toward the adjacent semiconductor module. , the extending part is that not make the noise shielding member.
Therefore , the cooling tube integrated with the noise shielding member can be manufactured only by connecting the two tube walls having the main body portion, the connecting portion, and the extending portion. Therefore, for example, the manufacturing process can be simplified as compared with the case where a noise shielding member is prepared as a separate part and welded to the cooling tube.

（実施例１）
本発明の実施例にかかる積層型冷却装置につき、図１〜図８を用いて説明する。
本例の積層型冷却装置１は図１に示すごとく、半導体素子２０（図５参照）及び制御信号端子２１を備えた半導体モジュール２と、この半導体モジュール２を冷却する冷却チューブ３とを交互に積層配置したものである。
図１、図２、図４に示すごとく、半導体素子２０の動作制御をする制御回路基板４が、半導体モジュール２と冷却チューブ３との積層体１００に対して積層方向と直交する方向に所定間隔をおいて隣接配置されている。制御回路基板４は制御信号端子２１に接続されている。
また、半導体モジュール２と制御回路基板４との間に、半導体モジュール２から発生した電磁ノイズを遮蔽するためのノイズ遮蔽部材５が設けられている。図１、図４に示すごとく、このノイズ遮蔽部材５は、冷却チューブ３と一体化している。
以下、詳説する。 Example 1
A stacked cooling apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the stacked cooling apparatus 1 of the present example alternately includes a semiconductor module 2 having a semiconductor element 20 (see FIG. 5) and a control signal terminal 21, and a cooling tube 3 for cooling the semiconductor module 2. It is a stacked arrangement.
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the control circuit board 4 that controls the operation of the semiconductor element 20 has a predetermined interval in a direction orthogonal to the stacking direction with respect to the stacked body 100 of the semiconductor module 2 and the cooling tube 3. Is placed adjacent to each other. The control circuit board 4 is connected to the control signal terminal 21.
A noise shielding member 5 for shielding electromagnetic noise generated from the semiconductor module 2 is provided between the semiconductor module 2 and the control circuit board 4. As shown in FIGS. 1 and 4, the noise shielding member 5 is integrated with the cooling tube 3.
The details will be described below.

図１、図２に示すごとく、半導体モジュール２は制御信号端子２１とパワー端子２２とを備える。制御信号端子２１は、積層体１００の積層方向に直交する方向へ突出している。制御回路基板４は、制御信号端子２１の突出方向に配置されている。そして、制御信号端子２１の反対側にパワー端子２２ａ，２２ｂが突出している。また、図３、図４に示すごとく、隣り合う２個のノイズ遮蔽部材５の間にはスリット５１が形成されており、制御信号端子２１はこのスリット５１を通って制御回路基板４に接続している。半導体モジュール２のパワー端子２２ａ，２２ｂ間には大電流が流れるため、大きな電磁ノイズが発生するが、この電磁ノイズは上述したノイズ遮蔽部材５によって遮蔽される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor module 2 includes a control signal terminal 21 and a power terminal 22. The control signal terminal 21 protrudes in a direction orthogonal to the stacking direction of the stacked body 100. The control circuit board 4 is arranged in the protruding direction of the control signal terminal 21. Then, power terminals 22 a and 22 b protrude on the opposite side of the control signal terminal 21. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, a slit 51 is formed between two adjacent noise shielding members 5, and the control signal terminal 21 is connected to the control circuit board 4 through the slit 51. ing. Since a large current flows between the power terminals 22a and 22b of the semiconductor module 2, large electromagnetic noise is generated. This electromagnetic noise is shielded by the noise shielding member 5 described above.

一方、図１に示すごとく、冷却チューブ３と半導体モジュール２とが交互に積層されている。半導体モジュール２は通電に伴って発熱するため、冷却チューブ３によって、半導体モジュール２を両面から冷却している。また、図３に示すごとく、隣り合う２本の冷却チューブ３の両端に接続管３５が設けられている。この接続管３５および冷却チューブ３の中を、図３に示す方向へ冷媒３８が流れる。これにより、半導体モジュール２を冷却する。 On the other hand, as shown in FIG. 1, the cooling tubes 3 and the semiconductor modules 2 are alternately stacked. Since the semiconductor module 2 generates heat when energized, the cooling module 3 cools the semiconductor module 2 from both sides. Further, as shown in FIG. 3, connection pipes 35 are provided at both ends of two adjacent cooling tubes 3. The refrigerant 38 flows through the connection pipe 35 and the cooling tube 3 in the direction shown in FIG. Thereby, the semiconductor module 2 is cooled.

次に、図５の回路図を用いて、半導体モジュール２によって構成した車両用電力変換回路１０の説明をする。同図に示すごとく、複数個の半導体モジュール２を接続して、インバータ部１１及びコンバータ部１２が構成されている。コンバータ部１２によって直流電源６の電圧を昇圧し、さらに、インバータ部１１によって直流電力を交流に変換する。そして、交流電力を使って三相交流モータ６０を駆動し、車両を走行させる。
個々の半導体モジュール２は、半導体素子としてのＩＧＢＴ素子２０およびフライホイールダイオード２３を備える。このＩＧＢＴ素子２０の制御信号端子２１、すなわちゲート端子２１は、上述した制御回路基板４に接続されている。この制御回路基板４から送信される制御信号によって、ＩＧＢＴ素子２０がスイッチング動作をし、直流電力を交流に変換する。 Next, the vehicle power conversion circuit 10 constituted by the semiconductor module 2 will be described using the circuit diagram of FIG. As shown in the figure, an inverter unit 11 and a converter unit 12 are configured by connecting a plurality of semiconductor modules 2. The converter unit 12 boosts the voltage of the DC power source 6, and the inverter unit 11 converts DC power into AC. And the three-phase alternating current motor 60 is driven using alternating current power, and a vehicle is run.
Each semiconductor module 2 includes an IGBT element 20 and a flywheel diode 23 as semiconductor elements. The control signal terminal 21 of the IGBT element 20, that is, the gate terminal 21 is connected to the control circuit board 4 described above. By the control signal transmitted from the control circuit board 4, the IGBT element 20 performs a switching operation and converts DC power into AC.

次に、積層型冷却装置１の拡大断面図を図６に示す。同図に示すごとく、冷却チューブ３は２枚の管壁３０ａ，３０ｂを互いに接続して形成したものである。冷却チューブ３の内部は冷媒３８が通る流路３９になっている。この流路３９は中壁３６によって、半導体モジュール２と冷却チューブ３との積層方向へ２分割されている。また、流路３９には放熱フィン３７が設けられている。この放熱フィン３７によって、冷媒３８との接触面積を増やし、半導体モジュール２の冷却効率を高めている。 Next, an enlarged cross-sectional view of the stacked cooling device 1 is shown in FIG. As shown in the figure, the cooling tube 3 is formed by connecting two pipe walls 30a and 30b to each other. Inside the cooling tube 3 is a flow path 39 through which the refrigerant 38 passes. The flow path 39 is divided into two by the middle wall 36 in the stacking direction of the semiconductor module 2 and the cooling tube 3. In addition, heat radiation fins 37 are provided in the flow path 39. The heat radiation fins 37 increase the contact area with the refrigerant 38 and increase the cooling efficiency of the semiconductor module 2.

また、本例では図６に示すごとく、冷却チューブ３を構成する管壁３０の一部が、冷却チューブ３の冷却面３１よりも半導体モジュール２側に延出している。そして、この管壁３０の一部が、ノイズ遮蔽部材５をなしている。 In this example, as shown in FIG. 6, a part of the tube wall 30 constituting the cooling tube 3 extends to the semiconductor module 2 side from the cooling surface 31 of the cooling tube 3. A part of the tube wall 30 forms the noise shielding member 5.

上述したように、冷却チューブ３は、湾曲した２枚の管壁３０ａ，３０ｂを接続して形成されている。そして個々の管壁３０ａ，３０ｂは、冷媒３８が流れる流路３９を相手側の管壁３０との間に構成する本体部３２と、相手側の管壁３０と接続するための一対の接続部３３ａ，３３ｂと、一対の接続部３３ａ，３３ｂのうち制御回路基板４側の接続部３３ａから、隣接する半導体モジュール２へ向かって延出する延出部３４とを有する。この延出部３４がノイズ遮蔽部材５をなしている。 As described above, the cooling tube 3 is formed by connecting two curved tube walls 30a and 30b. Each of the tube walls 30 a and 30 b includes a main body portion 32 that forms a flow path 39 through which the refrigerant 38 flows between the opposite tube wall 30 and a pair of connection portions for connecting to the opposite tube wall 30. 33a and 33b, and an extension part 34 extending from the connection part 33a on the control circuit board 4 side to the adjacent semiconductor module 2 among the pair of connection parts 33a and 33b. The extension 34 forms the noise shielding member 5.

次に、本例の積層型冷却装置１の製造方法について説明する。積層型冷却装置１を製造するには、例えば図７に示すごとく、冷却チューブ３と、接続管３５とを接続したものを予め用意する。この接続管３５はアルミニウム等の柔軟な金属から構成されており、半導体モジュール２の幅よりも若干長くなっている。そして図８に示すごとく、冷却チューブ３の間に半導体モジュール２を挿入する。次いで、図８の矢印方向に冷却チューブ３を圧縮する。この圧縮力により接続管３５が縮み、冷却チューブ３の冷却面３１が半導体モジュール２に密着する。この後、図４に示すごとく、制御信号端子２１に制御回路基板４を接続する。 Next, a method for manufacturing the stacked cooling device 1 of this example will be described. In order to manufacture the stacked cooling device 1, for example, as shown in FIG. 7, a cooling tube 3 and a connection tube 35 are prepared in advance. The connection pipe 35 is made of a flexible metal such as aluminum and is slightly longer than the width of the semiconductor module 2. Then, as shown in FIG. 8, the semiconductor module 2 is inserted between the cooling tubes 3. Next, the cooling tube 3 is compressed in the direction of the arrow in FIG. Due to this compressive force, the connecting pipe 35 is contracted, and the cooling surface 31 of the cooling tube 3 is in close contact with the semiconductor module 2. Thereafter, as shown in FIG. 4, the control circuit board 4 is connected to the control signal terminal 21.

次に、本例の積層型冷却装置１の作用効果について説明する。
本例では図１、図４に示すごとく、半導体モジュール２と制御回路基板４との間に、ノイズ遮蔽部材５を設けた。このノイズ遮蔽部材５により、半導体モジュール２から発生した電磁ノイズを遮断でき、制御回路基板４に与える影響を低減することができる。そのため、ノイズ耐性に特に優れた制御回路基板４を用いなくても、誤動作が生じにくくなる。 Next, the function and effect of the stacked cooling device 1 of this example will be described.
In this example, as shown in FIGS. 1 and 4, a noise shielding member 5 is provided between the semiconductor module 2 and the control circuit board 4. With this noise shielding member 5, electromagnetic noise generated from the semiconductor module 2 can be blocked, and the influence on the control circuit board 4 can be reduced. Therefore, malfunction does not easily occur even without using the control circuit board 4 that is particularly excellent in noise resistance.

これにより、半導体モジュール２の動作制御を安定して行うことが可能となる。また、上述したように、近年、半導体モジュール２のスイッチング速度の高速化に伴って、電磁ノイズの発生量が多くなっているが、上記構造を採用すれば、ノイズ遮蔽部材５によって電磁ノイズを遮蔽できるため、電磁ノイズの発生量に関係なく、安定して半導体モジュール２の動作制御を行うことができる。また、制御回路基板４の回路設計をする際に、電磁ノイズの影響を特に考慮しなくてもよくなり、設計自由度が向上する。 As a result, the operation control of the semiconductor module 2 can be stably performed. In addition, as described above, in recent years, the amount of electromagnetic noise generated has increased as the switching speed of the semiconductor module 2 has increased. If the above structure is adopted, the electromagnetic noise is shielded by the noise shielding member 5. Therefore, the operation control of the semiconductor module 2 can be stably performed regardless of the generation amount of electromagnetic noise. Further, when designing the circuit of the control circuit board 4, it is not necessary to consider the influence of electromagnetic noise in particular, and the degree of design freedom is improved.

また、本例では図６に示すごとく、ノイズ遮蔽部材５が冷却チューブ３と一体になっているため、ノイズ遮蔽部材５を別部材として用意する必要がなく、部品数の増加を防止できる。すなわち、少ない部品数で積層型冷却装置１を組み立てることができ、また、組み立て作業も簡易なものとなる。 Moreover, in this example, as shown in FIG. 6, since the noise shielding member 5 is integrated with the cooling tube 3, it is not necessary to prepare the noise shielding member 5 as a separate member, and an increase in the number of components can be prevented. That is, the stacked cooling device 1 can be assembled with a small number of parts, and the assembling work can be simplified.

また、本例では図６に示すごとく、冷却チューブ３を構成する管壁３０の一部が、冷却チューブ３の冷却面３１よりも半導体モジュール２側に延出しており、この管壁３０の一部が、ノイズ遮蔽部材５をなしている。
このようにすると、冷却チューブ３を構成する管壁３０の一部を、ノイズ遮蔽部材５として利用することができる。そのため、例えばノイズ遮蔽部材を、管壁３０から分離可能な別部材とした場合と比較して、部品数を減らすことができ、また、冷却チューブ３の構造を簡単にすることができる。 In this example, as shown in FIG. 6, a part of the tube wall 30 constituting the cooling tube 3 extends to the semiconductor module 2 side from the cooling surface 31 of the cooling tube 3. The part forms the noise shielding member 5.
If it does in this way, a part of pipe wall 30 which constitutes cooling tube 3 can be used as noise shielding member 5. Therefore, for example, the number of parts can be reduced and the structure of the cooling tube 3 can be simplified as compared with a case where the noise shielding member is a separate member separable from the tube wall 30.

さらに、本例では図６に示すごとく、冷却チューブ３は２枚の管壁３０ａ，３０ｂを接続して構成されており、この２枚の管壁３０ａ，３０ｂは、各々本体部３２と、接続部３３と、延出部３４とからなる。この延出部３４が、ノイズ遮蔽部材５を構成している。
このようにすると、本体部３２と、接続部３３と、延出部３４とを有する２枚の管壁３０を接続するだけで、ノイズ遮蔽部材５と一体になった冷却チューブ３を製造することができる。そのため、例えば、ノイズ遮蔽部材を別部品として用意し、冷却チューブ３に溶接等する場合と比較して、製造工程を簡単にすることができる。 Further, in this example, as shown in FIG. 6, the cooling tube 3 is configured by connecting two tube walls 30 a and 30 b, and the two tube walls 30 a and 30 b are connected to the main body 32. It consists of a part 33 and an extension part 34. The extending portion 34 constitutes the noise shielding member 5.
In this way, the cooling tube 3 integrated with the noise shielding member 5 can be manufactured simply by connecting the two tube walls 30 having the main body 32, the connecting portion 33, and the extending portion 34. Can do. Therefore, for example, the manufacturing process can be simplified as compared with a case where a noise shielding member is prepared as a separate part and welded to the cooling tube 3.

以上のごとく、本発明によれば、半導体モジュール２から発生する電磁ノイズの影響を、制御回路基板４が受けにくい積層型冷却装置１を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide the multilayer cooling device 1 in which the control circuit board 4 is not easily affected by the electromagnetic noise generated from the semiconductor module 2.

（実施例２）
本例は、ノイズ遮蔽部材５の形状を変更した例である。本例では図９、図１０に示すごとく、半導体モジュール２を挟んで隣り合う２個の冷却チューブ３ａ，３ｂとそれぞれ一体化されたノイズ遮蔽部材５ａ，５ｂは、互いに接触している。そして図１０に示すごとく、ノイズ遮蔽部材５に、制御信号端子２１が挿通する窓部５０が形成されている。半導体モジュール２の制御信号端子２１は、この窓部５０を通って制御回路基板４に接続される。
その他、実施例１と同様の構成を備える。 (Example 2)
In this example, the shape of the noise shielding member 5 is changed. In this example, as shown in FIGS. 9 and 10, the noise shielding members 5 a and 5 b integrated with two adjacent cooling tubes 3 a and 3 b with the semiconductor module 2 interposed therebetween are in contact with each other. As shown in FIG. 10, a window 50 through which the control signal terminal 21 is inserted is formed in the noise shielding member 5. The control signal terminal 21 of the semiconductor module 2 is connected to the control circuit board 4 through the window 50.
In addition, the same configuration as that of the first embodiment is provided.

次に、本例の作用効果について説明する。
隣り合う２個の冷却チューブ３のノイズ遮蔽部材５の間に隙間がある場合は、半導体モジュール２から発生した電磁ノイズがこの隙間を通るため、制御回路基板４に影響を与えることがある。しかし、上述したように、隣り合う２個の冷却チューブ３のノイズ遮蔽部材５が互いに接触する構成にすると、隙間が無くなるため、電磁ノイズを遮蔽しやすくなる。そのため、制御回路基板４に与える、電磁ノイズの影響をより少なくすることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を備える。 Next, the function and effect of this example will be described.
When there is a gap between the noise shielding members 5 of the two adjacent cooling tubes 3, electromagnetic noise generated from the semiconductor module 2 passes through this gap and may affect the control circuit board 4. However, as described above, when the noise shielding members 5 of the two adjacent cooling tubes 3 are in contact with each other, there is no gap, and thus electromagnetic noise can be easily shielded. Therefore, the influence of electromagnetic noise on the control circuit board 4 can be further reduced.
In addition, the same functions and effects as those of the first embodiment are provided.

（実施例３）
本例は、ノイズ遮蔽部材５の形状を変更した例である。図１１、図１２に示すごとく、半導体モジュール２を挟んで隣り合う２個の冷却チューブ３ａ，３ｂとそれぞれ一体化されたノイズ遮蔽部材５ａ，５ｂは、互いに接触している。そして、ノイズ遮蔽部材５ａ，５ｂに複数個の窓部５０を形成し、個々の制御信号端子２１が個々の窓部５０を通るように構成した。
このようにすると、窓部５０の大きさが小さいため、半導体モジュール２から発生した電磁ノイズが窓部５０を通りにくくなる。そのため、制御回路基板４に与える電磁ノイズの影響をさらに低減することができる。
その他、実施例１と同様の構成及び作用効果を備える。 (Example 3)
In this example, the shape of the noise shielding member 5 is changed. As shown in FIGS. 11 and 12, the noise shielding members 5a and 5b integrated with the two cooling tubes 3a and 3b adjacent to each other with the semiconductor module 2 interposed therebetween are in contact with each other. A plurality of window portions 50 are formed in the noise shielding members 5 a and 5 b so that each control signal terminal 21 passes through each window portion 50.
If it does in this way, since the magnitude | size of the window part 50 is small, the electromagnetic noise generated from the semiconductor module 2 will become difficult to pass the window part 50. FIG. Therefore, the influence of electromagnetic noise on the control circuit board 4 can be further reduced.
In addition, the configuration and operational effects similar to those of the first embodiment are provided.

（実施例４）
本例は、ノイズ遮蔽部材５の形状を変更した例である。図１３に示すごとく、本例の積層型冷却装置１は、冷却チューブ３の長手方向の一部分にのみノイズ遮蔽部材５を設けた。
このようにすると、少ない材料でノイズ遮蔽部材５および冷却チューブ３を製造できるので、製造コストを低減することが可能となる。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を備える。 Example 4
In this example, the shape of the noise shielding member 5 is changed. As shown in FIG. 13, the laminated cooling apparatus 1 of this example is provided with the noise shielding member 5 only in a part of the cooling tube 3 in the longitudinal direction.
If it does in this way, since the noise shielding member 5 and the cooling tube 3 can be manufactured with few materials, it will become possible to reduce manufacturing cost.
In addition, the configuration and operational effects similar to those of the first embodiment are provided.

１積層型冷却装置
２半導体モジュール
２０半導体素子
２１制御信号端子
３冷却チューブ
３０管壁
３１冷却面
４制御回路基板
５ノイズ遮蔽部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stack type cooling device 2 Semiconductor module 20 Semiconductor element 21 Control signal terminal 3 Cooling tube 30 Tube wall 31 Cooling surface 4 Control circuit board 5 Noise shielding member

Claims

半導体素子及び制御信号端子を備えた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チューブとを交互に積層配置した積層型冷却装置であって、
上記半導体モジュールは、上記半導体素子を内蔵した四辺形板状のモジュール本体部を備え、
上記半導体素子の動作制御をする制御回路基板が、上記制御信号端子の突出方向において上記モジュール本体部との間に所定間隔をおいて隣接配置され、該制御回路基板は上記制御信号端子に接続しており、
該モジュール本体部と上記制御回路基板との間に、上記半導体モジュールから発生した電磁ノイズを遮蔽するためのノイズ遮蔽部材が設けられ、該ノイズ遮蔽部材が、上記冷却チューブと一体化しており、
上記冷却チューブを構成する管壁の一部が、該冷却チューブの冷却面よりも上記半導体モジュール側に延出し、該管壁の一部が、上記ノイズ遮蔽部材をなしており、
上記冷却チューブは、湾曲し互いに接続した２枚の上記管壁と、該２枚の管壁の間に配された中壁とを備え、個々の上記管壁は、冷媒が流れる流路を形成するための本体部と、相手側の上記管壁と接続するための一対の接続部と、該一対の接続部のうち上記制御回路基板側の接続部から、隣接する上記半導体モジュールへ向かって延出する延出部とを有し、該延出部が上記ノイズ遮蔽部材をなしており、上記本体部と上記中壁との間に上記流路が形成され、
上記突出方向における上記モジュール本体部の両端部は、上記冷却チューブの上記本体部よりも上記突出方向にそれぞれ突出しており、
上記中壁は、上記突出方向において、上記流路から、上記制御回路基板側の接続部の途中まで延びており、
上記制御回路基板側の接続部は、上記突出方向において、上記モジュール本体部の側面のうち上記制御信号端子が突出する側面よりも、上記制御回路基板に近い位置まで延びており、該制御回路基板側の端部から、上記延出部が延出していることを特徴とする積層型冷却装置。 A stacked cooling device in which a semiconductor module having a semiconductor element and a control signal terminal and a cooling tube for cooling the semiconductor module are alternately stacked.
The semiconductor module includes a quadrilateral plate-like module main body containing the semiconductor element,
A control circuit board for controlling the operation of the semiconductor element is disposed adjacent to the module body in the projecting direction of the control signal terminal with a predetermined interval, and the control circuit board is connected to the control signal terminal. And
A noise shielding member for shielding electromagnetic noise generated from the semiconductor module is provided between the module main body and the control circuit board, and the noise shielding member is integrated with the cooling tube ,
A part of the tube wall constituting the cooling tube extends to the semiconductor module side from the cooling surface of the cooling tube, and a part of the tube wall forms the noise shielding member,
The cooling tube includes two tube walls that are curved and connected to each other, and an intermediate wall disposed between the two tube walls, and each of the tube walls forms a flow path through which a refrigerant flows. And a pair of connecting parts for connecting to the pipe wall on the other side, and extending from the connecting part on the control circuit board side of the pair of connecting parts toward the adjacent semiconductor module. An extending portion that protrudes, the extending portion forms the noise shielding member, and the flow path is formed between the main body portion and the inner wall,
Both end portions of the module main body in the protruding direction protrude in the protruding direction from the main body of the cooling tube, respectively.
The intermediate wall extends from the flow path to the middle of the connection part on the control circuit board side in the protruding direction,
The connecting portion on the control circuit board side extends in the protruding direction to a position closer to the control circuit board than a side surface of the module main body from which the control signal terminal protrudes, and the control circuit board The laminated cooling apparatus, wherein the extending portion extends from an end portion on the side.

請求項１において、上記半導体モジュールを挟んで隣り合う２個の上記冷却チューブとそれぞれ一体化された上記ノイズ遮蔽部材は、互いに接触しており、該ノイズ遮蔽部材に、上記制御信号端子が挿通する窓部が形成されていることを特徴とする積層型冷却装置。 2. The noise shielding member integrated with each of the two cooling tubes adjacent to each other with the semiconductor module interposed therebetween is in contact with each other, and the control signal terminal is inserted into the noise shielding member. A laminated cooling apparatus, wherein a window portion is formed.