JP6680393B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明は、半導体モジュール及びコンデンサを備えた電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device including a semiconductor module and a capacitor.

例えば電気自動車やハイブリッド自動車等には、インバータ等の電力変換装置が搭載されている。かかる電力変換装置として、特許文献１には、半導体モジュールと、半導体モジュールに電気的に接続されたコンデンサと、を備えるものが開示されている。   For example, electric vehicles, hybrid vehicles, and the like are equipped with power conversion devices such as inverters. As such a power conversion device, Patent Document 1 discloses a device including a semiconductor module and a capacitor electrically connected to the semiconductor module.

特開２０１３−２３３０４２号公報JP, 2013-233042, A

しかしながら、特許文献１に記載の電力変換装置は、コンデンサから引き出された端子において、コンデンサと半導体モジュールとが接続されている。それゆえ、電力変換装置に振動が加わったとき、コンデンサと半導体モジュールとが個別に振動して相対変位すると、コンデンサと半導体モジュールとの接続部に直接負荷が加わりやすく、耐振性の課題がある。   However, in the power conversion device described in Patent Document 1, the capacitor and the semiconductor module are connected at the terminal drawn out from the capacitor. Therefore, when vibration is applied to the power conversion device, if the capacitor and the semiconductor module individually vibrate and are relatively displaced, a load is likely to be directly applied to the connecting portion between the capacitor and the semiconductor module, and there is a problem of vibration resistance.

また、特許文献１に記載の電力変換装置において、コンデンサの冷却は空冷によって行うことが考えられるが、コンデンサの冷却性能向上の観点から、改善の余地がある。   Further, in the power conversion device described in Patent Document 1, it may be considered that the condenser is cooled by air cooling, but there is room for improvement from the viewpoint of improving the cooling performance of the condenser.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、耐振性及び冷却性の向上を図ることができる電力変換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 a background, and an object thereof is to provide a power conversion device capable of improving vibration resistance and cooling performance.

本発明の一態様は、半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、
該半導体モジュールを冷却するための冷却器と、
電力変換回路を構成する上記半導体モジュール以外の電子部品と、
上記半導体モジュールと上記電子部品と上記冷却器とに密着した、熱伝導性及び電気的絶縁性を有する樹脂部材と、を有し、
上記半導体モジュールと上記電子部品と上記冷却器とは、積層されて積層構造体を構成しており、
該積層構造体を構成する上記半導体モジュールと上記電子部品と上記冷却器とは、上記樹脂部材によって互いに固定されており、
上記電子部品は、上記半導体モジュールに接続されたコンデンサを含み、
上記半導体モジュールと上記コンデンサとを接続するバスバの全体は、上記樹脂部材に埋設されている、電力変換装置にある。 One embodiment of the present invention includes a semiconductor module including a semiconductor element,
A cooler for cooling the semiconductor module,
Electronic components other than the semiconductor module that constitutes the power conversion circuit,
A resin member having heat conductivity and electrical insulation, which is in close contact with the semiconductor module, the electronic component, and the cooler,
The semiconductor module, the electronic component, and the cooler are laminated to form a laminated structure,
The semiconductor module, the electronic component, and the cooler forming the laminated structure are fixed to each other by the resin member,
The electronic component includes a capacitor connected to the semiconductor module,
The entire bus bar that connects the semiconductor module and the capacitor is in the power conversion device embedded in the resin member.

上記電力変換装置は、半導体モジュールとコンデンサと冷却器とに密着して一体的に形成されたポッティング材を有する。また、半導体モジュールとコンデンサと冷却器とは、ポッティング材によって互いに固定されている。それゆえ、半導体モジュールとコンデンサとが互いに個別に振動することを抑制することができる。その結果、半導体モジュールとコンデンサとの接続部に、直接負荷がかかることを抑制することができる。   The power conversion device includes a potting material that is integrally formed in close contact with the semiconductor module, the capacitor, and the cooler. Further, the semiconductor module, the condenser, and the cooler are fixed to each other by a potting material. Therefore, it is possible to suppress the semiconductor module and the capacitor from individually vibrating. As a result, it is possible to prevent a load from being directly applied to the connecting portion between the semiconductor module and the capacitor.

さらに、半導体モジュール及びコンデンサの熱を、ポッティング材を介して冷却器に放熱することができ、半導体モジュール及びコンデンサの冷却性能の向上を図ることができる。   Further, the heat of the semiconductor module and the capacitor can be radiated to the cooler via the potting material, and the cooling performance of the semiconductor module and the capacitor can be improved.

以上のごとく、本発明によれば、耐振性及び冷却性の向上を図ることができる電力変換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 power conversion device capable of improving vibration resistance and cooling performance.

参考例１における、電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device in the reference example 1. 図１の、II−II線矢視断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. 1. 実施例１における、電力変換装置の平面図。FIG. 3 is a plan view of the power conversion device according to the first embodiment. 図３の、IV−IV線矢視断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 3. 参考例２における、電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device in the reference example 2. 図５の、VI−VI線矢視断面図。VI-VI sectional view taken on the line of FIG. 実施例２における、電力変換装置の平面図。FIG. 6 is a plan view of the power conversion device according to the second embodiment. 図７の、VIII−VIII線矢視断面図。VIII-VIII sectional view taken on the line of FIG. 実施例３における、電力変換装置の平面図。The top view of the power converter device in Example 3. 図９の、Ａ−Ａ線矢視断面図。FIG. 10 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 9.

電力変換装置は、例えば、直流電力を交流電力に変換するインバータ装置であって、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載され、電源電力を駆動用モータの駆動に必要な駆動用電力に変換することに用いることができる。
また、コンデンサは、上記電力変換装置に使用されて、電力変換回路の入力電圧を平滑化する平滑コンデンサ等とすることができる。 The power conversion device is, for example, an inverter device that converts direct-current power into alternating-current power, is installed in a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, and converts power source power into drive power necessary for driving a drive motor. It can be used for
Further, the capacitor can be a smoothing capacitor or the like used in the power conversion device to smooth the input voltage of the power conversion circuit.

（参考例１）
電力変換装置の参考例につき、図１、図２を用いて説明する。
電力変換装置１は、図１、図２に示すごとく、半導体素子を内蔵した半導体モジュール２と、半導体モジュール２に接続されたコンデンサ３と、半導体モジュール２及びコンデンサ３を冷却するための冷却器４と、ポッティング材１１とを有する。ポッティング材１１は、半導体モジュール２とコンデンサ３と冷却器４とに密着して一体的に形成されている。半導体モジュール２とコンデンサ３と冷却器４とは、ポッティング材１１によって互いに固定されている。 (Reference example 1)
A reference example of the power converter will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
As shown in FIGS. 1 and 2, the power conversion device 1 includes a semiconductor module 2 having a semiconductor element built therein, a capacitor 3 connected to the semiconductor module 2, a semiconductor module 2 and a cooler 4 for cooling the capacitor 3. And a potting material 11. The potting material 11 is formed in close contact with the semiconductor module 2, the capacitor 3, and the cooler 4, and is integrally formed. The semiconductor module 2, the condenser 3, and the cooler 4 are fixed to each other by a potting material 11.

半導体モジュール２は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子やＦＷＤ等のダイオード等の半導体素子を樹脂モールドしてなる。図２に示すごとく、半導体モジュール２は、主面を冷却器４に当接させて配置されている。コンデンサ３は、例えば金属化フィルムを巻回してなるフィルムコンデンサとすることができる。   The semiconductor module 2 is formed by resin-molding a switching element such as an IGBT or a semiconductor element such as a diode such as an FWD. As shown in FIG. 2, the semiconductor module 2 is arranged with its main surface in contact with the cooler 4. The capacitor 3 can be, for example, a film capacitor formed by winding a metallized film.

図１、図２に示すごとく、半導体モジュール２とコンデンサ３と冷却器４とは、これらの全体がポッティング材１１に埋設されている。これにより、半導体モジュール２とコンデンサ３と冷却器４とは、それぞれの露出面の全体において、一体的に形成されたポッティング材１１に密着しており、ポッティング材１１によって互いに固定されている。本明細書において、露出面とは、ポッティング材１１が配されていない状態において露出している面を意味するものとする。例えば、半導体モジュール２及び冷却器４における互いの当接面等は露出面ではない。ポッティング材１１は、例えばエポキシ等の熱伝導性及び電気的絶縁性を有する樹脂等からなる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor module 2, the condenser 3, and the cooler 4 are entirely embedded in the potting material 11. As a result, the semiconductor module 2, the capacitor 3, and the cooler 4 are in close contact with the integrally formed potting material 11 on their entire exposed surfaces, and are fixed to each other by the potting material 11. In the present specification, the exposed surface means a surface exposed in a state where the potting material 11 is not arranged. For example, the contact surfaces or the like of the semiconductor module 2 and the cooler 4 are not exposed surfaces. The potting material 11 is made of, for example, a resin having thermal conductivity and electrical insulation such as epoxy.

冷却器４は、内部に冷媒を流すための冷媒流路を有する。そして、冷却器４には、冷却器４内の冷媒流路に冷媒を導入するための冷媒導入部（図示略）と、冷却器４内の冷媒流路から冷却器４の外部に冷媒を排出するための冷媒排出部（図示略）とが設けられている。冷媒導入部及び冷媒排出部には、ポッティング材１１の外部に突出するように配管が接続される。これにより、配管を通じて、ポッティング材１１の外部から冷却器４内に冷媒を導入することができ、冷却器４からポッティング材１１の外部に冷媒を排出することができる。   The cooler 4 has a refrigerant flow path through which a refrigerant flows. Then, in the cooler 4, a refrigerant introducing portion (not shown) for introducing the refrigerant into the refrigerant flow path inside the cooler 4, and the refrigerant is discharged from the refrigerant flow path inside the cooler 4 to the outside of the cooler 4. And a refrigerant discharge portion (not shown) for performing the operation. Pipes are connected to the coolant introduction part and the coolant discharge part so as to project to the outside of the potting material 11. Thereby, the refrigerant can be introduced into the cooler 4 from the outside of the potting material 11 through the pipe, and the refrigerant can be discharged from the cooler 4 to the outside of the potting material 11.

また、電力変換装置１は、半導体モジュール２とコンデンサ３とを接続するバスバ５を有し、バスバ５の全体がポッティング材１１に埋設されている。すなわち、ポッティング材１１は、半導体モジュール２、コンデンサ３、冷却器４、バスバ５の全体を埋設している。   The power conversion device 1 also includes a bus bar 5 that connects the semiconductor module 2 and the capacitor 3, and the entire bus bar 5 is embedded in the potting material 11. That is, the potting material 11 embeds the entire semiconductor module 2, the condenser 3, the cooler 4, and the bus bar 5.

図２に示すごとく、バスバ５は、半導体モジュール２から突出した一対のパワー端子５１と、コンデンサ３の両端面に面接触した一対のコンデンサ端子５２とによって構成されている。パワー端子５１とコンデンサ端子５２とは、互いの主面において溶接等により接続されている。そして、パワー端子５１、コンデンサ端子５２は、それぞれの露出面の全体においてポッティング材１１に密着している。   As shown in FIG. 2, the bus bar 5 is composed of a pair of power terminals 51 protruding from the semiconductor module 2 and a pair of capacitor terminals 52 surface-contacting both end surfaces of the capacitor 3. The power terminal 51 and the capacitor terminal 52 are connected to each other on their main surfaces by welding or the like. The power terminal 51 and the capacitor terminal 52 are in close contact with the potting material 11 on their entire exposed surfaces.

次に、本例の作用効果につき説明する。
電力変換装置１は、半導体モジュール２とコンデンサ３と冷却器４とに密着して一体的に形成されたポッティング材１１を有する。また、半導体モジュール２とコンデンサ３と冷却器４とは、ポッティング材１１によって互いに固定されている。それゆえ、半導体モジュール２とコンデンサ３とが互いに個別に振動することを抑制することができる。その結果、半導体モジュール２とコンデンサ３との接続部に、直接負荷がかかることを抑制することができる。 Next, the function and effect of this example will be described.
The power conversion device 1 includes a potting material 11 that is integrally formed in close contact with the semiconductor module 2, the capacitor 3, and the cooler 4. The semiconductor module 2, the condenser 3, and the cooler 4 are fixed to each other by the potting material 11. Therefore, it is possible to prevent the semiconductor module 2 and the capacitor 3 from individually vibrating. As a result, it is possible to prevent a direct load from being applied to the connecting portion between the semiconductor module 2 and the capacitor 3.

さらに、半導体モジュール２及びコンデンサ３の熱を、ポッティング材１１を介して冷却器４に放熱することができ、半導体モジュール２及びコンデンサ３の冷却性能の向上を図ることができる。   Furthermore, the heat of the semiconductor module 2 and the capacitor 3 can be radiated to the cooler 4 via the potting material 11, and the cooling performance of the semiconductor module 2 and the capacitor 3 can be improved.

また、バスバ５の全体がポッティング材１１に埋設されている。それゆえ、バスバ５の耐振性を向上させることができる。これにより、例えば、パワー端子５１とコンデンサ端子５２との接合部に大きな負荷がかかることを抑制することができる。
また、バスバ５と、バスバ５に対して電気的に絶縁すべき部位（例えば冷却器４）と、の間の絶縁距離を短くできる。その結果、バスバ５を短くすることができ、電力変換装置１の小型化を図ることができる。
また、バスバ５の熱を、ポッティング材１１を介して冷却器４に放熱することができるため、バスバ５の放熱性の向上も図ることができる。 The entire bus bar 5 is embedded in the potting material 11. Therefore, the vibration resistance of the bus bar 5 can be improved. Thereby, for example, it is possible to prevent a large load from being applied to the joint portion between the power terminal 51 and the capacitor terminal 52.
In addition, the insulation distance between the bus bar 5 and a portion (for example, the cooler 4) to be electrically insulated from the bus bar 5 can be shortened. As a result, the bus bar 5 can be shortened and the power conversion device 1 can be downsized.
Further, the heat of the bus bar 5 can be radiated to the cooler 4 via the potting material 11, so that the heat dissipation of the bus bar 5 can be improved.

また、コンデンサ３の全体が、ポッティング材１１に埋設されている。それゆえ、コンデンサ３の耐湿性を確保することができる。また、コンデンサ３の熱を、全面から、ポッティング材１１を介して冷却器４に放熱することができるため、コンデンサ３の放熱性の向上を図ることもできる。   The entire capacitor 3 is embedded in the potting material 11. Therefore, the moisture resistance of the capacitor 3 can be ensured. Further, since the heat of the condenser 3 can be radiated from the entire surface to the cooler 4 via the potting material 11, the heat dissipation of the condenser 3 can be improved.

また、半導体モジュール２とコンデンサ３と冷却器４とは、これらの全体がポッティング材１１に埋設されている。それゆえ、半導体モジュール２とコンデンサ３とは、ポッティング材１１に強固に保持されることとなり、両者が互いに個別に振動することを一層抑制することができる。また、コンデンサ３の熱を、全面から、ポッティング材１１を介して冷却器４に放熱することができるため、コンデンサ３の放熱性の向上を図ることもできる。   Further, the semiconductor module 2, the capacitor 3, and the cooler 4 are all embedded in the potting material 11. Therefore, the semiconductor module 2 and the capacitor 3 are firmly held by the potting material 11, and it is possible to further suppress the individual vibrations of the two. Further, since the heat of the condenser 3 can be radiated from the entire surface to the cooler 4 via the potting material 11, the heat dissipation of the condenser 3 can be improved.

以上のごとく、本例によれば、耐振性及び冷却性の向上を図ることができる電力変換装置を提供することができる。   As described above, according to this example, it is possible to provide a power conversion device capable of improving vibration resistance and cooling performance.

（実施例１）
本例は、図３、図４に示すごとく、冷却器４が、複数の冷却管４１を備え、複数の冷却管４１が、電力変換回路を構成する電子部品と共に積層された積層構造体１０を構成している例である。本例においては、積層構造体１０を構成している電子部品として、半導体モジュール２及びコンデンサ３を有する電力変換装置１の例を示す。また、本例は、積層構造体１０の全体がポッティング材１１に埋設されている。なお、以下においては、積層構造体１０における積層方向を、単に積層方向Ｘという。また、適宜、冷却管４１の長手方向を幅方向Ｙという。 (Example 1)
In this example, as shown in FIGS. 3 and 4, the cooler 4 includes a plurality of cooling pipes 41, and the plurality of cooling pipes 41 are laminated together with electronic components forming a power conversion circuit. This is an example of configuration. In this example, an example of a power conversion device 1 including a semiconductor module 2 and a capacitor 3 is shown as an electronic component forming the laminated structure 10. Further, in this example, the entire laminated structure 10 is embedded in the potting material 11. In the following, the stacking direction in the stacked structure 10 is simply referred to as the stacking direction X. Further, the longitudinal direction of the cooling pipe 41 is appropriately referred to as the width direction Y.

冷却器４は、複数の冷却管４１を積層してなり、互いを長手方向（幅方向Ｙ）の両端部付近において、連結管４２によって連結してなる。   The cooler 4 is formed by stacking a plurality of cooling pipes 41, and is connected to each other by connecting pipes 42 near both ends in the longitudinal direction (width direction Y).

積層構造体１０は、冷却器４における複数の冷却管４１の間に設けられた複数の隙間に、半導体モジュール２及びコンデンサ３をそれぞれ配設してなる。複数の半導体モジュール２は、主面の法線方向を積層方向Ｘと一致させて冷却管４１の間に配されている。また、積層構造体１０は、冷却器４における隣り合う冷却管４１の間の隙間のうち、積層方向Ｘの一端の隙間に、コンデンサ３を配置してなる。半導体モジュール２及びコンデンサ３は、それぞれ積層方向Ｘの両側から冷却管４１によって挟持されている。   The laminated structure 10 has the semiconductor module 2 and the capacitor 3 respectively arranged in a plurality of gaps provided between the plurality of cooling pipes 41 in the cooler 4. The plurality of semiconductor modules 2 are arranged between the cooling pipes 41 with the normal line direction of the main surface aligned with the stacking direction X. Further, the laminated structure 10 has the capacitor 3 arranged in a gap at one end in the laminating direction X among the gaps between the adjacent cooling pipes 41 in the cooler 4. The semiconductor module 2 and the capacitor 3 are sandwiched by the cooling pipes 41 from both sides in the stacking direction X, respectively.

積層構造体１０は、全体がポッティング材１１に埋設されている。これにより、半導体モジュール２とコンデンサ３と冷却器４とは、これらの全体がポッティング材１１に埋設されている。   The entire laminated structure 10 is embedded in the potting material 11. As a result, the semiconductor module 2, the capacitor 3, and the cooler 4 are entirely embedded in the potting material 11.

冷却器４における積層方向Ｘの一端に配された冷却管４１には、冷却器４に冷媒を導入する冷媒導入部（図示略）と、冷却器４から冷媒を排出する冷媒排出部（図示略）とが設けられている。冷媒導入部及び冷媒排出部には、ポッティング材１１の外部に突出するように配管が接続される。これにより、配管を通じて、ポッティング材１１の外部から冷却器４内に冷媒を導入することができ、冷却器４からポッティング材１１の外部に冷媒を排出することができる。   In the cooling pipe 41 arranged at one end of the cooler 4 in the stacking direction X, a refrigerant introduction part (not shown) for introducing a refrigerant into the cooler 4 and a refrigerant discharge part (not shown in the figure) for discharging the refrigerant from the cooler 4. ) And are provided. Pipes are connected to the coolant introduction part and the coolant discharge part so as to project to the outside of the potting material 11. Thereby, the refrigerant can be introduced into the cooler 4 from the outside of the potting material 11 through the pipe, and the refrigerant can be discharged from the cooler 4 to the outside of the potting material 11.

参考例１と同様に、電力変換装置１は、半導体モジュール２とコンデンサ３とを接続するバスバ５を有し、バスバ５の全体がポッティング材１１に埋設されている。すなわち、ポッティング材１１は、半導体モジュール２、コンデンサ３、冷却器４、バスバ５の全体を埋設している。   Similar to Reference Example 1, the power conversion device 1 has a bus bar 5 that connects the semiconductor module 2 and the capacitor 3, and the entire bus bar 5 is embedded in the potting material 11. That is, the potting material 11 embeds the entire semiconductor module 2, the condenser 3, the cooler 4, and the bus bar 5.

図４に示すごとく、バスバ５は、パワー端子５１とコンデンサ端子５２と中間バスバ５３とによって構成されている。中間バスバ５３は積層方向Ｘに形成された平板形状を有する。中間バスバ５３は、積層方向Ｘの一方においてパワー端子５１と溶接等によって接続されており、その他方側においてコンデンサ端子５２と溶接等によって接続されている。中間バスバ５３は、パワー端子５１及びコンデンサ端子５２と、互いの主面において、溶接等によって接続されている。そして、パワー端子５１、コンデンサ端子５２、中間バスバ５３は、それぞれの露出面の全体においてポッティング材１１に密着している。   As shown in FIG. 4, the bus bar 5 includes a power terminal 51, a capacitor terminal 52, and an intermediate bus bar 53. The intermediate bus bar 53 has a flat plate shape formed in the stacking direction X. The intermediate bus bar 53 is connected to the power terminal 51 by welding or the like on one side in the stacking direction X, and is connected to the capacitor terminal 52 on the other side by welding or the like. The intermediate bus bar 53 is connected to the power terminal 51 and the capacitor terminal 52 on their main surfaces by welding or the like. The power terminal 51, the capacitor terminal 52, and the intermediate bus bar 53 are in close contact with the potting material 11 on their entire exposed surfaces.

その他は、参考例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、参考例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、参考例１と同様の構成要素等を表す。   Others are the same as that of the reference example 1. In addition, among the reference numerals used in this example or the drawings relating to this example, the same reference numerals as those used in Reference Example 1 represent the same components and the like as in Reference Example 1 unless otherwise indicated.

本例においては、積層構造体１０の全体がポッティング材１１に埋設されているため、積層構造体１０に生じる振動をポッティング材１１によって吸収することができ、電力変換装置１の耐振性の向上を図ることができる。
その他、参考例１と同様の作用効果を有する。 In this example, since the entire laminated structure 10 is embedded in the potting material 11, the vibration generated in the laminated structure 10 can be absorbed by the potting material 11, and the vibration resistance of the power conversion device 1 can be improved. Can be planned.
Other than that, the same effects as those of Reference Example 1 are obtained.

（実施例３）
本例は、図５、図６に示すごとく、参考例１の変形例である。すなわち、本例は、電力変換装置１が、半導体モジュール２のスイッチング動作を制御する制御回路基板６を有する例である。本例においては、制御回路基板６の全体がポッティング材１１に埋設されている。すなわち、ポッティング材１１は、半導体モジュール２、コンデンサ３、冷却器４、バスバ５、制御回路基板６の全体を埋設している。 (Example 3)
This example is a modification of the first reference example, as shown in FIGS. That is, this example is an example in which the power conversion device 1 includes the control circuit board 6 that controls the switching operation of the semiconductor module 2. In this example, the entire control circuit board 6 is embedded in the potting material 11. That is, the potting material 11 embeds the entire semiconductor module 2, the condenser 3, the cooler 4, the bus bar 5, and the control circuit board 6.

図６に示すごとく、半導体モジュール２におけるパワー端子５１の突出側と反対側には、半導体モジュール２を制御回路基板６に接続する複数の制御端子７が突出している。複数の制御端子７が制御回路基板６に形成された複数のスルーホール６０に挿通されると共にはんだ等によって接続されている。   As shown in FIG. 6, a plurality of control terminals 7 for connecting the semiconductor module 2 to the control circuit board 6 are projected on the side opposite to the protruding side of the power terminals 51 in the semiconductor module 2. A plurality of control terminals 7 are inserted into a plurality of through holes 60 formed in the control circuit board 6 and are connected by solder or the like.

図６、図７に示すごとく、制御回路基板６は、露出面の全体においてポッティング材１１に密着している。また、本例においては、制御端子７の全体もポッティング材１１に埋設されている。   As shown in FIGS. 6 and 7, the control circuit board 6 is in close contact with the potting material 11 on the entire exposed surface. Further, in this example, the entire control terminal 7 is also embedded in the potting material 11.

その他は、参考例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、参考例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、参考例１と同様の構成要素等を表す。   Others are the same as that of the reference example 1. In addition, among the reference numerals used in this example or the drawings relating to this example, the same reference numerals as those used in Reference Example 1 represent the same components and the like as in Reference Example 1 unless otherwise indicated.

本例においては、半導体モジュール２とコンデンサ３と制御回路基板６とが互いに個別に振動することを抑制することができる。その結果、半導体モジュール２と制御回路基板６との接続部に、直接負荷がかかることを抑制することができる。すなわち、制御端子７とスルーホール６０との接合部（はんだ部）や、制御端子７自体に応力が作用することを抑制することができる。また、制御回路基板６に載置された電子部品の耐振性の向上を図ることもできる。   In this example, the semiconductor module 2, the capacitor 3, and the control circuit board 6 can be suppressed from individually vibrating. As a result, it is possible to prevent a direct load from being applied to the connecting portion between the semiconductor module 2 and the control circuit board 6. That is, it is possible to suppress the stress acting on the joint (solder portion) between the control terminal 7 and the through hole 60 and the control terminal 7 itself. Further, it is possible to improve the vibration resistance of the electronic component mounted on the control circuit board 6.

また、制御回路基板６に載置される回路部品間の絶縁距離を短くできるため、制御回路基板６自体の小型化を図ることができる。また、制御回路基板６と、制御回路基板６に対して電気的に絶縁すべき部位と、の間の絶縁距離を短くできるため、制御回路基板６の配置場所の自由度を上げることができる。その結果、電力変換装置１の小型化を図ることもできる。   Further, since the insulation distance between the circuit components mounted on the control circuit board 6 can be shortened, the control circuit board 6 itself can be downsized. In addition, since the insulation distance between the control circuit board 6 and the portion to be electrically insulated from the control circuit board 6 can be shortened, the degree of freedom in the location of the control circuit board 6 can be increased. As a result, the power converter 1 can be downsized.

また、制御回路基板６の熱を、ポッティング材１１を介して冷却器４に放熱することができるため、制御回路基板６の放熱性の向上も図ることができる。
その他、参考例１と同様の作用効果を有する。 Further, since the heat of the control circuit board 6 can be radiated to the cooler 4 via the potting material 11, the heat dissipation of the control circuit board 6 can be improved.
Other than that, the same effects as those of Reference Example 1 are obtained.

（実施例２）
本例は、図７、図８に示すごとく、実施例１の変形例である。本例も参考例２と同様、電力変換装置１が、半導体モジュール２のスイッチング動作を制御する制御回路基板６を有する例である。本例においても、制御回路基板６の全体がポッティング材１１に埋設されている。つまり、ポッティング材１１は、半導体モジュール２、コンデンサ３、冷却器４、バスバ５、制御回路基板６の全体を埋設している。制御回路基板６は、積層方向Ｘ及び幅方向Ｙに広がって形成されている。 (Example 2)
This example is a modification of the first embodiment as shown in FIGS. 7 and 8. This example is also an example in which the power conversion device 1 includes the control circuit board 6 that controls the switching operation of the semiconductor module 2, similarly to the second reference example. Also in this example, the entire control circuit board 6 is embedded in the potting material 11. That is, the potting material 11 embeds the entire semiconductor module 2, capacitor 3, cooler 4, bus bar 5, and control circuit board 6. The control circuit board 6 is formed so as to spread in the stacking direction X and the width direction Y.

図８に示すごとく、半導体モジュール２におけるパワー端子５１の突出側と反対側には、半導体モジュール２を制御回路基板６に接続する複数の制御端子７が突出している。複数の制御端子７が制御回路基板６に形成された複数のスルーホール６０に接続されている。   As shown in FIG. 8, a plurality of control terminals 7 for connecting the semiconductor module 2 to the control circuit board 6 are projected on the side opposite to the projecting side of the power terminals 51 in the semiconductor module 2. A plurality of control terminals 7 are connected to a plurality of through holes 60 formed in the control circuit board 6.

図７、図８に示すごとく、制御回路基板６は、露出面の全体においてポッティング材１１に密着している。また、本例においては、制御端子７の全体もポッティング材１１に埋設されている。   As shown in FIGS. 7 and 8, the control circuit board 6 is in close contact with the potting material 11 on the entire exposed surface. Further, in this example, the entire control terminal 7 is also embedded in the potting material 11.

その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
本例においても、実施例１及び参考例２と同様の作用効果を奏することができる。 Others are the same as in the first embodiment. The same reference numerals as those used in the first embodiment among the reference numerals used in the present embodiment or the drawings related to the present embodiment represent the same components and the like as those in the first embodiment unless otherwise indicated.
Also in this example, the same operational effects as those of Example 1 and Reference Example 2 can be obtained.

（実施例３）
本例も、図９、図１０に示すごとく、実施例１の変形例である。すなわち、本例は、積層構造体１０を構成している電子部品として、半導体モジュール２、コンデンサ３に加えて、リアクトル８を有する例である。リアクトル８は、電源電圧を昇圧する昇圧回路を構成する。 (Example 3)
This example is also a modification of the first embodiment, as shown in FIGS. 9 and 10. That is, this example is an example in which the semiconductor module 2 and the capacitor 3 as well as the reactor 8 are included as the electronic components forming the laminated structure 10. The reactor 8 constitutes a booster circuit that boosts the power supply voltage.

積層構造体１０は、冷却器４における複数の冷却管４１の間に設けられた複数の隙間に、半導体モジュール２、コンデンサ３、及びリアクトル８をそれぞれ配設してなる。積層構造体１０は、冷却器４における冷却管４１の間の隙間のうち、積層方向Ｘの一端の隙間にコンデンサ３を配置してなり、積層方向Ｘの他端の隙間にリアクトル８を配置してなる。半導体モジュール２、コンデンサ３、及びリアクトル８は、それぞれ積層方向Ｘの両側から冷却管４１によって挟持されている。   The laminated structure 10 has the semiconductor module 2, the capacitor 3, and the reactor 8 arranged in a plurality of gaps provided between the plurality of cooling pipes 41 in the cooler 4, respectively. In the laminated structure 10, the capacitor 3 is arranged in a gap at one end in the stacking direction X among the gaps between the cooling pipes 41 in the cooler 4, and the reactor 8 is arranged in the gap at the other end in the stacking direction X. It becomes. The semiconductor module 2, the capacitor 3, and the reactor 8 are sandwiched by the cooling pipes 41 from both sides in the stacking direction X, respectively.

そして、冷却管４１、半導体モジュール２、コンデンサ３、リアクトル８を含む積層構造体１０の全体がポッティング材１１に埋設されている。   The entire laminated structure 10 including the cooling pipe 41, the semiconductor module 2, the capacitor 3, and the reactor 8 is embedded in the potting material 11.

その他は、実施例１と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。   Others are the same as in the first embodiment. The same reference numerals as those used in the first embodiment among the reference numerals used in the present embodiment or the drawings related to the present embodiment represent the same components and the like as those in the first embodiment unless otherwise indicated.

本例においては、積層構造体１０を構成している電子部品として、半導体モジュール２、コンデンサ３、リアクトル８を有するため、積層方向Ｘにおける積層構造体１０の体格が大きくなりやすく、耐振性の問題が生じやすい傾向にある。そこで、積層構造体１０の全体をポッティング材１１によって埋設することにより、電力変換装置１の耐振性向上の効果を一層得ることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。 In this example, since the semiconductor module 2, the capacitor 3, and the reactor 8 are included as the electronic components forming the laminated structure 10, the laminated structure 10 in the laminating direction X tends to be large in size, which causes a problem of vibration resistance. Tends to occur. Therefore, by embedding the entire laminated structure 10 with the potting material 11, the effect of improving the vibration resistance of the power conversion device 1 can be further obtained.
Other than that, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

なお、上記実施例１、２、３において、積層構造体における電力変換回路を構成する電子部品（半導体モジュール、コンデンサ、リアクトル等）の配設位置については、上記実施例のものに限られず、種々の変更が可能である。   In the first, second, and third embodiments, the arrangement positions of the electronic components (semiconductor module, capacitor, reactor, etc.) forming the power conversion circuit in the laminated structure are not limited to those in the above embodiments, and various arrangements are possible. Can be changed.

１ 電力変換装置
１１ ポッティング材
２ 半導体モジュール
３ コンデンサ
４ 冷却器 1 Power Converter 11 Potting Material 2 Semiconductor Module 3 Capacitor 4 Cooler

Claims (5)

半導体素子を内蔵した半導体モジュール（２）と、
該半導体モジュール（２）を冷却するための冷却器（４）と、
電力変換回路を構成する上記半導体モジュール（２）以外の電子部品（３、８）と、
上記半導体モジュール（２）と上記電子部品（３、８）と上記冷却器（４）とに密着した、熱伝導性及び電気的絶縁性を有する樹脂部材（１１）と、を有し、
上記半導体モジュール（２）と上記電子部品（３、８）と上記冷却器（４）とは、積層されて積層構造体（１０）を構成しており、
該積層構造体（１０）を構成する上記半導体モジュール（２）と上記電子部品（３、８）と上記冷却器（４）とは、上記樹脂部材（１１）によって互いに固定されており、
上記電子部品（３、８）は、上記半導体モジュール（２）に接続されたコンデンサ（３）を含み、
上記半導体モジュール（２）と上記コンデンサ（３）とを接続するバスバ（５）の全体は、上記樹脂部材（１１）に埋設されている、電力変換装置（１）。 A semiconductor module (2) containing a semiconductor element;
A cooler (4) for cooling the semiconductor module (2),
Electronic components (3, 8) other than the semiconductor module (2) that constitute the power conversion circuit,
A resin member (11) having heat conductivity and electrical insulation, which is in close contact with the semiconductor module (2), the electronic components (3, 8) and the cooler (4),
The semiconductor module (2), the electronic components (3, 8) and the cooler (4) are laminated to form a laminated structure (10),
The semiconductor module (2), the electronic components (3, 8), and the cooler (4) forming the laminated structure (10) are fixed to each other by the resin member (11),
The electronic component (3, 8) includes a capacitor (3) connected to the semiconductor module (2),
A power converter (1) in which the entire bus bar (5) connecting the semiconductor module (2) and the capacitor (3) is embedded in the resin member (11). 上記積層構造体（１０）の全体が上記樹脂部材（１１）に埋設されている、請求項１に記載の電力変換装置（１）。   The power conversion device (1) according to claim 1, wherein the entire laminated structure (10) is embedded in the resin member (11). 上記電力変換装置（１）は、上記半導体モジュール（２）のスイッチング動作を制御する制御回路基板（６）を有し、該制御回路基板（６）の全体が上記樹脂部材（１１）に埋設されている、請求項１又は２に記載の電力変換装置（１）。   The power converter (1) has a control circuit board (6) for controlling the switching operation of the semiconductor module (2), and the entire control circuit board (6) is embedded in the resin member (11). The power conversion device (1) according to claim 1 or 2, wherein 上記コンデンサ（３）の全体が、上記樹脂部材（１１）に埋設されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置（１）。   The power converter (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein the entire capacitor (3) is embedded in the resin member (11). 上記半導体モジュール（２）と上記コンデンサ（３）と上記冷却器（４）とは、これらの全体が上記樹脂部材（１１）に埋設されている、請求項４に記載の電力変換装置（１）。   The power conversion device (1) according to claim 4, wherein the semiconductor module (2), the capacitor (3), and the cooler (4) are all embedded in the resin member (11). .
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JP2009232564A (en) * 2008-03-21 2009-10-08 Denso Corp Power conversion apparatus
JP6060069B2 (en) * 2013-03-20 2017-01-11 株式会社デンソー Capacitor module
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