電力轉換裝置制造方法
電力轉換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠使安裝于基板的發(fā)熱電路部件的熱量高效地向冷卻體散熱、能夠實現(xiàn)小型化的電力轉換裝置。電力轉換裝置（1）包括：半導體功率組件（11），其一面與冷卻體（3）接合；安裝基板（22），其安裝有電路部件，該電路部件包括用于驅動上述半導體功率組件（11）的發(fā)熱電路部件；熱傳導路（35）、（37），其用于使上述安裝基板的熱量向上述冷卻體（3）傳遞，在上述安裝基板（22）的表背兩面配置有傳熱構件（27）、（28）。
【專利說明】電力轉換裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在內置有電力轉換用半導體開關元件的半導體功率組件之上支承安裝基板的電力轉換裝置，該安裝基板安裝有用于驅動半導體開關元件的包括發(fā)熱電路部件的電路部件。
【背景技術】
[0002]作為此種的電力轉換裝置，已知有專利文獻I所記載的電力轉換裝置。該電力轉換裝置為如下這樣:在框體內配置水冷套，在該水冷套之上配置半導體功率組件、并對半導體功率組件進行冷卻，該半導體功率組件內置有作為電力轉換用半導體開關元件的IGBT。并且，在框體內在半導體功率組件的與水冷套相反的一側隔有規(guī)定距離地配置控制電路基板和驅動電路基板，該控制電路基板和驅動電路基板所產生的熱量經由散熱構件而向用于支承控制電路基板和驅動電路基板的金屬基座板傳遞，傳遞到該金屬基座板的熱量再經由用于支承該金屬基座板的框體的側壁向水冷套傳遞。
[0003]專利文獻1:日本特許第4657329號公報
[0004]然而，在上述專利文獻I所記載的以往例中，控制電路基板所產生的熱量沿控制電路基板一散熱構件一金屬基座板一框體一水冷套這樣的路徑進行散熱。因此，框體被利用為傳熱路徑的一部分，由此框體也被要求具有良好的傳熱性，框體形成材料限定于熱導率較高的金屬，在被要求小型輕量化的電力轉換裝置中存在如下未解決的課題:無法選擇樹脂等輕量的材料，導致難以實現(xiàn)輕量化。
[0005]并且，框體通常被要求能夠防水、防塵，因此在金屬基座板與框體之間、框體與水冷套之間，涂布液狀密封劑、夾入橡膠制密封件等是常見的。液狀密封劑、橡膠制密封件的熱導率一般較低，將它們設在散熱冷卻路徑中，還存在熱阻增大、冷卻效率降低這樣的未解決的課題。為了解決該未解決的課題，還需要利用來自框體、框體蓋的自然對流對基板、安裝部件的無法完全消除的發(fā)熱進行散熱，框體、框體蓋的表面積增大，因此框體、框體蓋的外形變大，導致電力轉換裝置大型化。
【發(fā)明內容】
[0006]因此，本發(fā)明是著眼于上述以往例的未解決的課題而完成的，其目的在于提供一種能夠使安裝于基板的發(fā)熱電路部件的熱量高效地向冷卻體散熱、能夠實現(xiàn)小型化的電力
轉換裝置。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明的電力轉換裝置的第I技術方案包括:半導體功率組件，其一面與冷卻體接合；安裝基板，其安裝有電路部件，該電路部件包括用于驅動上述半導體功率組件的發(fā)熱電路部件；熱傳導路，其用于使上述安裝基板的熱量向上述冷卻體傳遞。并且，在上述安裝基板的表背兩面配置有傳熱構件。
[0008]采用該結構，能夠使安裝于安裝基板的發(fā)熱電路部件的熱量經由表背兩面的傳熱構件向冷卻體散熱。[0009]并且，本發(fā)明的電力轉換裝置的第2技術方案包括:半導體功率組件，電力轉換用的半導體開關元件內置于其殼體；冷卻體，其配置于該半導體功率組件的一面；多塊安裝基板，其支承在該半導體功率組件的另一面之上，該多塊安裝基板均安裝有電路部件，該電路部件包括用于驅動上述半導體開關元件的發(fā)熱電路部件。并且，在上述多塊安裝基板中的至少I塊安裝基板的表背兩面分別配置了傳熱構件，上述發(fā)熱電路部件所產生的熱量經由兩傳熱構件、再經過多條熱傳導路向上述冷卻體散熱，該多條熱傳導路獨立于用于包圍上述半導體功率組件和上述各安裝基板的框體。
[0010]采用該結構，能夠使安裝于安裝基板的發(fā)熱電路部件的熱量經由表背兩面的傳熱構件向冷卻體散熱。在該情況下，安裝基板與冷卻體之間的多條熱傳導路形成為獨立于用于包圍半導體功率組件和各安裝基板的框體，因此能夠不用考慮框體的熱導率地形成框體，能夠提高設計的自由度。
[0011]并且，在本發(fā)明的電力轉換裝置的第3技術方案中，在上述表背兩面配置了傳熱構件的安裝基板和與該安裝基板的至少一面相對的安裝基板之間，以實心狀態(tài)配置有上述傳熱構件。
[0012]采用該結構，傳熱構件以實心狀態(tài)夾在兩塊安裝基板之間，因此在兩安裝基板之間不會形成空氣層，因此能夠提高散熱效果。
[0013]并且，在本發(fā)明的電力轉換裝置的第4技術方案中，上述熱傳導路包括一對傳熱支承構件，該一對傳熱支承構件分別固定于在上述表背兩面配置了傳熱構件的安裝基板上的上述兩傳熱構件的與上述安裝基板相反的一側的面，該一對傳熱支承構件與上述冷卻體連結。
[0014]采用該結構，在兩面配置了傳熱構件的安裝基板因傳熱支承構件的存在而成為夾心構造，因此能夠高效地進行經由該傳熱支承構件向冷卻體的散熱。
[0015]并且，在本發(fā)明的電力轉換裝置的第5技術方案中，上述傳熱支承構件由熱導率較高的金屬材料構成。
[0016]采用該結構，安裝基板利用熱導率較高的鋁、鋁合金、銅等構成，因此能夠更加高效地進行向冷卻體的散熱。
[0017]并且，在本發(fā)明的電力轉換裝置的第6技術方案中，上述傳熱構件由具有導熱性的絕緣體構成。
[0018]采用該第5技術方案，傳熱構件利用絕緣體構成，因此能夠將相對的安裝基板彼此之間的間隔設定得較窄，能夠使電力轉換裝置小型化。
[0019]并且，在本發(fā)明的電力轉換裝置的第7技術方案中，上述傳熱構件由具有導熱性且具有伸縮性的彈性體構成。
[0020]采用該結構，傳熱構件具有伸縮性，因此其能夠與安裝于安裝基板的發(fā)熱部件等的周圍接觸，能夠使接觸面積增加，從而提高散熱效果。
[0021]并且，在本發(fā)明的電力轉換裝置的第8技術方案中，上述傳熱構件在將上述彈性體以規(guī)定壓縮率壓縮了的狀態(tài)下固定。
[0022]采用該結構，在將彈性體壓縮了的狀態(tài)下固定，因此能夠更加良好地使上述傳熱構件與安裝于安裝基板的發(fā)熱部件相接觸，從而能夠提高散熱效果。
[0023]并且，在本發(fā)明的電力轉換裝置的第9技術方案中，在上述傳熱構件設有用于決定上述彈性體的壓縮率的間隔調整構件。
[0024]采用該結構，能夠利用間隔調整構件決定彈性體的壓縮率，從而能夠容易地將彈性體的壓縮率調整為固定值。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，在安裝有包括發(fā)熱電路部件的電路部件的安裝基板的表背兩面配置有傳熱構件，上述兩傳熱構件通過熱傳導路與冷卻體連結，因此能夠高效地使安裝基板的表背所產生的熱量向冷卻體散熱。因此，能夠減少并用來自框體、框體蓋的散熱作用，能夠提供一種抑制框體、框體蓋的大小而小型化了的廉價的電力轉換裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是表示本發(fā)明的電力轉換裝置的第I實施方式的整體結構的剖視圖。
[0027]圖2是表示第I實施方式的主要部分的放大剖視圖。
[0028]圖3是表示安裝基板、傳熱構件、傳熱支承板的層疊狀態(tài)的放大剖視圖。
[0029]圖4是說明發(fā)熱電路部件的散熱路徑的圖。
[0030]圖5是表示對電力轉換裝置作用有上下振動、橫向擺動的狀態(tài)的圖。
[0031]圖6是表示本發(fā)明的第2實施方式的與圖2同樣的剖視圖。
[0032]圖7是表示本發(fā)明的第2實施方式的與圖3同樣的放大剖視圖。
[0033]圖8是表示半導體功率組件的冷卻構件的變形例的剖視圖。
【具體實施方式】
[0034]以下，根據(jù)【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0035]圖1是表示本發(fā)明的電力轉換裝置的整體結構的剖視圖。
[0036]在圖中，附圖標記1為電力轉換裝置，該電力轉換裝置I被收納在框體2內。框體2是將合成樹脂材成形而成的框體，由隔著具有水冷套結構的冷卻體3而上下地分割的下部框體2A和上部框體2B構成。
[0037]下部框體2A由有底方筒體構成。該下部框體2A的開放上部被冷卻體3覆蓋，在該下部框體2A內部收納有平滑用薄膜電容器4。
[0038]上部框體2B包括上端和下端開放的方筒體2a和用于堵塞該方筒體2a上端的蓋體2b。并且，方筒體2a的下端由冷卻體3堵塞。雖然未圖示，但在該方筒體2a的下端與冷卻體3之間夾設有密封材料，夾設該密封材料為涂布液狀密封劑、夾入橡膠制密封件等。
[0039]冷卻體3的冷卻水的供水口 3a和排水口 3b向框體2的外側開口，在供水口 3a與排水口 3b之間形成有冷卻水通路3c。上述供水口 3a和排水口 3b例如經由軟管與未圖示的冷卻水供給源連接。該冷卻體3例如用熱導率較高的(例如100W.m1.k1以上)鋁、鋁合金注塑成型而形成。
[0040]并且，冷卻體3的下表面為平坦面，在上表面的中央部形成有俯視觀察為方形的凹部3d。在該凹部3d的中央部形成有俯視觀察為方形的突出臺部3e，在該突出臺部3e的周圍形成有方框狀的周槽3f。該突出臺部3e的高度被設定為比冷卻體3的上表面低，與后述的傳熱支承側板35、 37的底板39的厚度大致相同。另外，在冷卻體3上形成有貫通孔3g，該貫通孔3g供在下部框體2A內保持的薄膜電容器4的被絕緣被覆的正負電極4a沿上下方向貫通。[0041]同時參照圖2可知，電力轉換裝置I包括半導體功率組件11，該半導體功率組件11內置有作為電力轉換用的例如用于構成反相電路的半導體開關元件的例如絕緣柵極雙極型晶體管(IGBT)。
[0042]就該半導體功率組件11而言，在扁平的長方體狀的絕緣性的殼體12內內置IGBT，在殼體12的下表面形成有金屬制的冷卻構件13。
[0043] 在俯視觀察時，在殼體12及冷卻構件13的四角形成有供作為固定構件的固定螺釘14貫通的貫通孔15。通過將固定螺釘14貫通在上述貫通孔15內并使固定螺釘?shù)耐饴菁y部的前端與冷卻體3螺紋結合，從而將半導體功率組件11安裝于冷卻體3的上表面。
[0044]并且，在殼體12的上表面，在比貫通孔15靠內側的4個部位突出形成有規(guī)定高度的基板固定部16。
[0045]在該基板固定部16的上端固定有驅動電路基板21,該驅動電路基板21安裝有用于驅動內置于半導體功率組件11的IGBT的驅動電路等。并且，在驅動電路基板21的上方隔有規(guī)定間隔地固定有作為安裝基板的控制電路基板22，該控制電路基板22安裝有用于控制內置于半導體功率組件11的IGBT的控制電路等，該控制電路包括發(fā)熱量相對較大或者發(fā)熱密度相對較大的發(fā)熱電路部件。
[0046]并且，驅動電路基板21通過如下這樣被固定:將連接用螺紋件24的外螺紋部24a貫通在形成于驅動電路基板21的與基板固定部16相對的位置的貫通孔21a內，使該外螺紋部24a與形成于基板固定部16的上表面的內螺紋部16a螺紋結合。
[0047]并且，如圖3所示，控制電路基板22通過如下這樣被固定:在控制電路基板22的與形成在連接用螺紋件24上端的內螺紋部24b相對的位置形成的貫通孔22a內貫通固定螺釘25，使該固定螺釘25與連接用螺紋件24的內螺紋部24b螺紋結合。
[0048]在此，在驅動電路基板21安裝有不需要利用冷卻體3冷卻的發(fā)熱量較小的電路部件，在控制電路基板22的表背兩面安裝有電路部件26，該電路部件26包括需要利用冷卻體冷卻的發(fā)熱電路部件。
[0049]并且，在控制電路基板22的表背配置有傳熱構件27、28。該傳熱構件27、28由具有伸縮性的彈性體構成，具有與控制電路基板22相同的外形尺寸。
[0050]作為上述傳熱構件27、28，例如能夠應用通過在作為彈性體的硅橡膠的內部混入金屬填料而能夠發(fā)揮絕緣性能并能夠提高傳熱性的構件。上述傳熱構件27、28能夠例如通過在厚度方向上壓縮5%~30%左右，從而使熱阻減小、發(fā)揮高效的傳熱效果。
[0051]因此，在傳熱構件27的與控制電路基板22相反的一側配置有板狀的傳熱支承板29，在傳熱構件28的與控制電路基板22相反的一側配置有板狀的傳熱支承板30。上述傳熱支承板29、30由熱導率較高(例如100W.m-1.k-1以上)且具有剛性的鋁、鋁合金、銅等金屬材料形成。
[0052]另外，傳熱支承板29、30被固定螺釘31固定，固定螺釘31自傳熱支承板29的上表面?zhèn)冉浻蓚鳠針嫾?7、控制電路基板22、傳熱構件28與形成于傳熱支承板30的內螺紋30a螺紋結合。在將該傳熱支承板29、30固定之前，在傳熱構件27內設置供固定螺釘31貫通的間隔件(日文:間座)32，在傳熱構件28內設置供固定螺釘31貫通的間隔件33。
[0053]上述間隔件32、33為具有傳熱構件控制高度H的間隔調整構件，傳熱構件控制高度H小于傳熱構件27、28的厚度T，上述間隔件32的高度被設定為將傳熱構件27在厚度方向上壓縮5%?30%左右的高度，上述間隔件33的高度被設定為將傳熱構件28在厚度方向上壓縮5%?30%左右的高度。
[0054]因此，在傳熱支承板29、30利用固定螺釘31固定后，傳熱構件27、28在厚度方向上準確地壓縮5%?30%左右而固定，因此傳熱構件27、28的熱阻減小、能夠發(fā)揮高效的傳熱效果。此時，傳熱構件27、28的壓縮率由間隔件32、33的高度H控制，因此不會發(fā)生緊固不足、過度緊固，能夠進行適當?shù)木o固。
[0055]通過這樣，傳熱支承板29、30以隔著傳熱構件27、28的實心狀態(tài)層疊于控制電路基板22的表背。因此，傳熱構件27、28與安裝于控制電路基板22的包括發(fā)熱電路部件的電路部件貼緊，由此電路部件所產生的熱量經由傳熱構件27、28向傳熱支承板29、30散熱。
[0056]另外，如圖2及圖3所示，傳熱支承板29的左端部位于與控制電路基板22的左端、傳熱構件27、28的左端相同的位置，右端部形成有比控制電路基板22的右端、傳熱構件27、28的右端向右方突出的連結部29a。如圖3放大表示那樣，在該連結部29a貫通形成有連結孔29b。
[0057]同樣地，如圖2及圖3所示，傳熱支承板30的右端部位于與控制電路基板22的右端、傳熱構件27、28的右端相同的位置，左端部形成有比控制電路基板22的左端、傳熱構件27,28的左端向左方突出的連結部30b。如圖3放大表示那樣，在該連結部30a貫通形成有連結孔30c。
[0058]另外，傳熱支承側板35利用固定螺釘36固定、連結于傳熱支承板29的連結部29a，該傳熱支承側板35用于形成獨立于上部框體2B的熱傳導路。該固定螺釘36自傳熱支承板29的上方穿過連結孔29b而與形成于傳熱支承側板35的內螺紋(未圖示)螺紋結合。
[0059]并且，傳熱支承側板37利用固定螺釘38固定、連結于傳熱支承板30的連結部30b,該傳熱支承側板37用于形成獨立于上部框體2B的熱傳導路。該固定螺釘38也自傳熱支承板30的上方穿過連結孔30c而與形成于傳熱支承側板37的內螺紋(未圖示)螺紋結
八
口 ο
[0060]在此,傳熱支承側板35由垂直板部35a和自該垂直板部35a的上端向左方延伸的連結板部35b形成為倒L字狀。并且，傳熱支承側板35的垂直板部35a與連結板部35b之間的連結部做成作為圓筒面的一部分的彎曲面(圓角加工)35c。同樣地，傳熱支承側板37也利用垂直板部37a和自該垂直板部37a的上端向右方延伸的連結板部37b形成為倒L字狀。并且，傳熱支承側板37的垂直板部37a與連結板部37b之間的連結部做成作為圓筒面的一部分的彎曲面37c (圓角加工)。
[0061]對于上述傳熱支承側板35、37，它們的垂直板部35a、37a的下端側利用共通的底板39連結而被一體化。在該底板39的中央部形成有供冷卻體3的突出臺部3e貫通的方形孔39a，該底板39形成為被收納于冷卻體3的周槽3f的方框狀。
[0062]并且，傳熱支承側板35的垂直板部35a的下端與底板39之間的連結部做成作為圓筒面的一部分的彎曲面(圓角加工)35d，傳熱支承側板37的垂直板部37a的下端與底板39之間的連結部做成作為圓筒面的一部分的彎曲面(圓角加工)37d。
[0063]像這樣，傳熱支承側板35的垂直板部35a的上下兩端部分別為圓筒狀的彎曲面35c、35d，傳熱支承側板37的垂直板部37a的上下兩端部分別為圓筒狀的彎曲面37c、37d。因此，在上下振動、橫向擺動傳遞給電力轉換裝置I時，能夠緩和在垂直板部35a與連結板部35b之間的連結部、垂直板部37a與連結板部37b之間的連結部和垂直板部35a、37a與底板39之間的連結部發(fā)生的應力集中。因此，利用傳熱支承側板35、37能夠提高在支承控制電路基板22時針對上下振動、橫向擺動等的耐振動性。
[0064]此外，與垂直板部35a、37a與底板部34之間的連結部、垂直板部35a與連結板部35b之間的連結部和垂直板部37a與連結板部37b之間的連結部為直角的L字狀的情況相t匕，通過使垂直板部35a、37a與底板39之間的連結部、垂直板部35a與連結板部35c之間的連結部和垂直板部37a與連結板部37c之間的連結部為圓筒狀的彎曲面，能夠縮短熱傳導路徑。因此，能夠縮短從傳熱支承板29、30到冷卻體3的熱傳導路徑，從而進行有效的熱冷卻。
[0065]另外，在傳熱支承板30的與驅動電路基板21相對的下表面粘貼有用于縮短絕緣距離的絕緣片40。
[0066]另外，傳熱支承側板35、37和底板39均具有黑色的表面。為了使上述傳熱支承側板35、37的表面和底板39的表面黑色化，只要在它們的表面涂敷黑色樹脂，或者利用黑色涂料進行涂裝即可。
[0067]與金屬材質顏色相比，通過像這樣使傳熱支承側板35、37的表面和底板39的表面為黑色，能夠增大熱輻射率、增大輻射傳熱量。因此，能夠使向傳熱支承側板35、37的周圍和底板39的周圍的散熱活躍化，能夠高效地進行控制電路基板22的熱冷卻。另外，也可以不包括底板39的表面在內地僅使傳熱支承側板35、37的表面成為黑色。
[0068]接下來，說明上述第I實施方式的電力轉換裝置I的組裝方法。
[0069]首先，在冷卻體3的周槽3f內配置對傳熱支承側板35、37而言為共同的底板39，在使該底板39的上表面與形成于半導體功率組件11的冷卻構件13的下表面相接觸且使冷卻構件13與冷卻體3的突出臺部3e相接觸的狀態(tài)下，利用固定螺釘14將半導體功率組件11和底板39固定于冷卻體3而使它們成為一體。
[0070]并且，在半導體功率組件11固定于冷卻體3之前或之后，將驅動電路基板21載置于在該半導體功率組件11的上表面形成的基板固定部16。并且，自該驅動電路基板21的上方利用4個連接用螺紋件24將該驅動電路基板21固定于基板固定部16。
[0071]接著，在驅動電路基板21的上表面的周緣部的沒有搭載電路部件的部分例如載置至少3個用于保持驅動電路基板21與絕緣片40之間的絕緣距離的隔離件，在此狀態(tài)下，以連接用螺紋件24為基準，依次層疊在下表面粘貼有絕緣片40的傳熱支承板30、傳熱構件28和控制電路基板22，傳熱支承板30在下表面粘貼有絕緣片40。此時，在傳熱構件28的供固定螺釘31貫通的貫通部內貫通間隔件33。
[0072]在此狀態(tài)下，使固定螺釘25自控制電路基板22的上表面經由貫通孔22a貫通，并與形成于連接用螺紋件24的上表面的內螺紋部24b螺紋結合從而將控制電路基板22固定于連接用螺紋件24的上端。
[0073]接著，在控制電路基板22的上表面載置傳熱構件27，該傳熱構件27在供固定螺釘31貫通的貫通部內貫通有間隔件32，在該傳熱構件27的上表面載置傳熱支承板29，使固定螺釘31自該傳熱支承板29的上表面貫通，并與形成于傳熱支承板30的內螺紋30a螺紋結合來進行緊固。通過像這樣使固定螺釘31緊固，傳熱構件27、28被壓縮到由間隔件32、33限定的控制高度。因此，傳熱構件27、28處于被壓縮5%?30%左右的狀態(tài)，因此傳熱構件27,28的熱阻減小，能夠發(fā)揮高效的傳熱效果。
[0074]之后，如圖1所示，將母線50連接于半導體功率組件11的正負直流輸入端子11a，并利用固定螺釘51將薄膜電容器4的貫通冷卻體3的正負連接端子4a連結于該母線50的另一端。
[0075]接著，在冷卻體3的上表面隔著密封材料地安裝將蓋體2b卸下了的上部框體2B。在與外部的換流器(未圖示)連接的連接線52的頂端固定的壓接端子53和在與外部的3相電動機(未圖示)連接的電動機電纜58的頂端固定的壓接端子59液密地貫通該上部框體2B的方筒體2a而被支承。
[0076]接著，將在連接線52頂端固定的壓接端子53固定于半導體功率組件11的直流輸入端子I la。
[0077]接著，利用固定螺釘56使母線55與半導體功率組件11的3相交流輸出端子Ilb連接，在該母線55的中途配置電流傳感器57。并且，利用固定螺釘60將在電動機電纜58頂端固定的壓接端子59固定于母線55的另一端而將它們連接起來。
[0078]之后，利用蓋體2b隔著密封材料地封堵方筒體2a的上部開放端。
[0079]在此之后或之前，在冷卻體3的下表面隔著密封材料地固定下部框體2A，從而完成了電力轉換裝置I的組裝。
[0080]在該組裝完成的狀態(tài)下，自外部的換流器(未圖示)經由連接線52向半導體功率組件11供給直流電力，并且使安裝于控制電路基板22的電源電路、控制電路等為工作狀態(tài)，自控制電路經由安裝于驅動電路基板21的驅動電路向半導體功率組件11供給例如由脈寬調制信號形成的門信號。
[0081]由此，對內置于半導體功率組件11的IGBT進行控制，將直流電力轉換成交流電力。轉換成的交流電力自3相交流輸出端子Ilb經由母線55、再經由電動機電纜58供給到外部的3相電動機(未圖示)，從而控制驅動該3相電動機(未圖示)。
[0082]此時，內置于半導體功率組件11的IGBT會產生熱量。由于形成于半導體功率組件11的冷卻構件13與冷卻體3的突出臺部3e直接接觸，因此該產生的熱量被供給到冷卻體3的冷卻水冷卻。
[0083]另一方面，安裝于控制電路基板22的控制電路及電源電路等電路部件26包括發(fā)熱電路部件，該發(fā)熱電路部件發(fā)熱。此時，發(fā)熱電路部件安裝于控制電路基板22的上表面?zhèn)群拖卤砻鎮(zhèn)取?br> [0084]并且，在控制電路基板22的上表面?zhèn)雀糁鵁釋瘦^聞的具有彈性的傳熱構件27地設有傳熱支承板29，在控制電路基板22的下表面?zhèn)雀糁鵁釋瘦^高的具有彈性的傳熱構件28地設有傳熱支承板30。
[0085]在此，傳熱構件27、28如上述那樣以5%?30%左右的壓縮率利用固定螺釘31壓縮，因此熱阻減小、能夠發(fā)揮高效的傳熱效果，并且發(fā)熱電路部件與傳熱構件27、28之間的接觸面積增大。因此，發(fā)熱電路部件產生的熱量能夠高效地向傳熱構件27、28傳遞。因此，如圖4所示，傳遞到傳熱構件27的熱量能夠高效地向傳熱支承板29傳遞，傳遞到傳熱構件28的熱量能夠高效地向傳熱支承板30傳遞。
[0086]并且，傳熱支承板29與傳熱支承側板35連結，傳熱支承板30與傳熱支承側板37連結，因此傳遞到傳熱支承板29、30的熱量經由傳熱支承側板35、37向共通的底板39傳遞。該底板39與冷卻體3的周槽3f內直接接觸，因此傳遞來的熱量向冷卻體3散熱。
[0087]另外，傳遞到底板39的熱量自該底板39的上表面?zhèn)认虬雽w功率組件11的冷卻構件13傳遞，之后經由該冷卻構件13向冷卻體3的突出臺部3e傳遞而進行散熱。
[0088]像這樣，根據(jù)上述第I實施方式，在控制電路基板22的表背兩面配置有傳熱構件27、28，在該傳熱構件27的與控制電路基板22相反的一側配置有傳熱支承板29，在該傳熱構件28的與控制電路基板22相反的一側配置有傳熱支承板30，因此搭載于控制電路基板22的發(fā)熱電路部件所產生的熱量均不經由熱阻較大的控制電路基板22而是分別直接經由傳熱構件27、28向傳熱支承板29、30傳遞，因此能夠進行高效的散熱。
[0089]并且，傳遞到傳熱構件27、28的熱量向傳熱支承板29、30傳遞，再向傳熱支承側板35,37傳遞。此時，傳熱支承側板35、37沿著半導體功率組件11的長邊設置。
[0090]因此，能夠擴大傳熱面積，能夠確保較寬的散熱路徑。并且，傳熱支承側板35的彎曲部為圓筒狀的彎曲部35c、35d、傳熱支承側板37的彎曲部為圓筒狀的彎曲部37c、37d，因此與彎曲部為L字狀的情況相比能夠縮短到冷卻體3的傳熱距離。因此，能夠進一步提高散熱效率。在此，熱輸送量Q能夠利用下述式(I)表示。
[0091]Q=A X (A/L) XT............(I)
[0092]其中，λ為熱導率[W/m°C ]，T為基板溫度Tl-冷卻體溫度T2的溫差[°C ]，A為最小傳熱截面積[m2]，L為傳熱長度[m]。
[0093]由該式(I)可知，若縮短傳熱長度L，則熱輸送量Q增加，從而能夠發(fā)揮良好的冷卻效果。
[0094]并且，傳熱支承側板35、37利用共通的底板39成為一體，因此傳熱支承側板35、37與底板39之間不存在部件之間的接縫，從而能夠抑制熱阻。
[0095]而且，在從安裝有發(fā)熱電路部件的控制電路基板22到冷卻體3的散熱路徑內不包括框體2，因此框體2不必須使用高熱導率的鋁等金屬，而能夠由合成樹脂材構成，因此能夠謀求輕量化。
[0096]而且，散熱路徑不依賴于框體2，電力轉換裝置I能夠單獨形成散熱路徑，因此由半導體功率組件11、驅動電路基板21、控制電路基板22構成的電力轉換裝置I能夠應用各種不同形態(tài)的框體2、冷卻體3。
[0097]并且，因為隔著被壓縮在控制電路基板22的傳熱構件27固定有傳熱支承板29，隔著被壓縮在控制電路基板22的傳熱構件28固定有傳熱支承板30,所以能夠提聞控制電路基板22的剛性。因此，由于傳熱構件27、28、傳熱支承板29、30和傳熱支承側板35、37被一體化，因此在如應用電力轉換裝置I作為車輛的用于驅動行進用電動機的電動機驅動電路的情況那樣對電力轉換裝置I作用有圖5所示的上下振動、橫向擺動的情況下，也能夠提高剛性。因此，能夠提供一種受上下振動、橫向擺動等的影響較少的電力轉換裝置I。
[0098]此外，傳熱構件27、28由具有傳熱性的絕緣體構成，由此能夠使控制電路基板22與傳熱支承板29、30之間絕緣，能夠縮短兩者之間的距離，能夠使整體小型化。
[0099]另外，在上述第I實施方式中，說明了控制電路基板22與傳熱構件27、28為相同外形的情況。但是，本發(fā)明并不限定于上述結構，也可以僅在發(fā)熱電路部件存在的部位設置傳熱構件27、28。
[0100]此外，在控制電路基板22中，也可以通過將發(fā)熱電路部件配置于靠近傳熱支承側板35、37的部分，來縮短到冷卻體3的散熱路徑的距離。在此情況下，發(fā)熱電路部件的到冷卻體3的散熱路徑的距離縮短，因此能夠進行高效的散熱。
[0101]接下來，根據(jù)圖6及圖7說明本發(fā)明的第2實施方式。
[0102]在該第2實施方式中，在上述的第I實施方式的傳熱支承板的上方再安裝電路基板。
[0103]S卩，在第2實施方式中，如圖6及圖7所示，在上述的第I實施方式中的上表面?zhèn)鹊膫鳠嶂С邪?9的上表面?zhèn)雀糁鴤鳠針嫾?1地載置有例如安裝了電源電路部件的電源電路基板42。其他的結構與上述的第I實施方式中的圖2及圖3所示的結構相同，對與圖2及圖3中的部分相對應的部分標注同一附圖標記，并省略它們的詳細說明。
[0104]在該第2實施方式中，省略了第I實施方式的固定螺釘31，并取而代之設有用于將控制電路基板22和傳熱支承板30固定的固定螺釘43。并且，電源電路基板42與上述的控制電路基板22同樣地，利用固定螺釘44隔著傳熱構件41地固定于傳熱支承板29。在此，在傳熱構件41的供固定螺釘44貫通的貫通部內如圖7所示那樣配置有間隔件45，設定該間隔件45的高度以使傳熱構件41的壓縮率為5%?30%。
[0105]另外，在第2實施方式中，代替利用固定螺釘25將控制電路基板22固定于連接用螺紋件24的情況，而是通過使連接用螺紋件24上端的內螺紋部24b與形成于連接用螺紋件46下端的外螺紋部46a螺紋結合，將控制電路基板22固定在連接用螺紋件24之上，該連接用螺紋件46與連接用螺紋件24相同。并且，通過使形成于該連接用螺紋件46上端的內螺紋部46b與固定螺釘47螺紋結合，將電源電路基板42固定。
[0106]在該第2實施方式中，介于控制電路基板22與傳熱支承板29之間的傳熱構件27的壓縮率由連接用螺紋件46的高度來限定。即，傳熱支承板29與電源電路基板42之間的間隔由間隔件45和固定螺釘44限定，該固定螺釘44從電源電路基板42的上方穿過間隔件45與形成于傳熱支承板29的內螺紋部29c螺紋結合。因此，如圖7所示，連接用螺紋件46的上表面與下表面之間的高度H2被設定為將傳熱構件27的壓縮了 5%?30%左右后的高度、間隔件45的高度及傳熱支承板29的厚度這三者相加所得到的高度。
[0107]因此，控制電路基板22的安裝高度位置由使形成于連接用螺紋件46下表面的外螺紋部46a與形成于連接用螺紋件24上端的內螺紋部24b螺紋結合來限定。在此狀態(tài)下，連接用螺紋件46以穿過形成于傳熱構件27的貫通孔27a的方式配置，在傳熱構件27的上表面配置有利用固定螺釘44來一體化了的傳熱支承板29和電源電路基板42。并且，利用固定螺釘47將電源電路基板42緊固于連接用螺紋件46的上表面，由此能夠將傳熱構件27以5%?30%左右的壓縮率壓縮、固定。
[0108]像這樣，根據(jù)上述第2實施方式，與上述的第I實施方式同樣地安裝于控制電路基板22的發(fā)熱電路部件所產生的熱量由配置于表背兩面的傳熱構件27、28向傳熱支承板29、30傳遞，之后經由傳熱支承側板35、37傳遞而由冷卻體3散熱。
[0109]與此同時，安裝于電源電路基板42的發(fā)熱電路部件所產生的熱量也能夠經由傳熱構件41向傳熱支承板29傳遞熱量，進而經由傳熱支承側板35傳遞而由冷卻體3散熱。
[0110]而且，在控制電路基板22和電源電路基板42這兩者均安裝有發(fā)熱電路部件的情況下，控制電路基板22與電源電路基板42之間通過傳熱構件41以實心狀態(tài)連結。因此，能夠可靠地防止如在控制電路基板22與電源電路基板42之間存在有空氣的情況那樣發(fā)熱電路部件產生的熱量滯留在空氣層中，因此能夠發(fā)揮更加良好的散熱效果。
[0111]另外，對于上述第I實施方式及第2實施方式，說明了使半導體功率組件11的冷卻構件13和相對于傳熱支承側板35、37而言為共通的底板39均與冷卻體3接觸的情況。然而，本發(fā)明并不限定于上述結構，也可以如圖8所示那樣形成為:形成于半導體功率組件11的冷卻構件13包括與在冷卻體3內流動的冷卻水直接接觸的發(fā)熱片61。在此情況下，在冷卻體3的中央部形成有用于使發(fā)熱片61浸潰于冷卻水的通路的浸潰部62。
[0112]并且，在冷卻構件13與環(huán)繞浸潰部62的周壁63之間配設有O形密封圈等密封構件66。
[0113]根據(jù)該結構，在半導體功率組件11的冷卻構件13上形成有發(fā)熱片61，該發(fā)熱片61利用浸潰部62浸潰于冷卻水，因此能夠更加高效地將半導體功率組件11冷卻。
[0114]另外，在上述第I實施方式及第2實施方式中，說明了傳熱支承板29與傳熱支承側板35彼此獨立地構成、傳熱支承板30與傳熱支承側板37彼此獨立地構成的情況。然而，本發(fā)明并不限定于上述結構，也可以使傳熱支承板29與傳熱支承側板35構成為一體、使傳熱支承板30與傳熱支承側板37構成為一體。在此情況下，傳熱支承板29與傳熱支承側板35之間不會形成接縫、傳熱支承板30與傳熱支承側板37之間不會形成接縫，因此，能夠進一步減小熱阻、進行更高效的散熱。
[0115]另外，在上述第I實施方式及第2實施方式中，說明了夾裝在控制電路基板22與傳熱支承板29之間的傳熱構件27具有彈性、夾裝在控制電路基板22與傳熱支承板30之間的傳熱構件28具有彈性的情況。然而，本發(fā)明并不限定于上述結構，也能夠應用形成有絕緣覆膜的金屬板等沒有彈性的傳熱構件。
[0116]此外，在上述第I實施方式及第2實施方式中，說明了傳熱支承側板35、37與上部框體2B彼此獨立地配置的情況，該上部框體2B包圍半導體功率組件11、冷卻體3、驅動電路基板21、控制電路基板22。然而，本發(fā)明并不限定于上述結構，在上部框體2B利用熱導率較高的材料形成的情況下，也可以省略掉傳熱支承側板35、37，而將傳熱支承板29、30直接支承于上部框體2B。
[0117]此外，在控制電路基板22的表面積增大、該控制電路基板22構成為能夠安裝欲安裝于驅動電路基板21的電路部件的情況下，能夠將驅動電路基板21省略。
[0118]并且，在上述第I實施方式及第2實施方式中，說明了應用薄膜電容器4作為平滑用電容器的情況，但并不限定于此，也可以應用圓柱狀的電解電容器。
[0119]此外，在上述第I實施方式及第2實施方式中，說明了將本發(fā)明的電力轉換裝置應用于電動車的情況，但并不限定于此，在鋼軌上行進的鐵道車輛也能夠應用本發(fā)明，本發(fā)明能夠應用于任意的電驅動車輛。而且，電力轉換裝置并不限定于應用于電驅動車輛，在驅動其他的產業(yè)設備中的電動機等致動器的情況下也能夠應用本發(fā)明的電力轉換裝置。
[0120]產業(yè)h的可利用件
[0121]根據(jù)本發(fā)明，在安裝有包括發(fā)熱電路部件的電路部件的安裝基板的表背兩面配置傳熱構件，該兩傳熱構件經由與框體相對獨立的多條熱傳導路與冷卻體連結，該框體包圍安裝基板和將半導體開關元件內置于殼體的半導體功率組件，由此能夠提供一種能夠使安裝于基板的發(fā)熱電路部件的熱量高效地向冷卻體散熱、能夠實現(xiàn)小型化的電力轉換裝置。
[0122]附圖標記說明[0123] 1、電力轉換裝置；2、框體；3、冷卻體；4、薄膜電容器；5、蓄電池收納部；11、半導體功率組件；12、殼體；13、冷卻構件；21、驅動電路基板；22、控制電路基板；24、連接用螺紋件；27、28、傳熱構件；29、30、傳熱支承板；41、傳熱構件；42、電源電路基板；45、連接用螺紋件；44、間隔件(間隔調整構件)；61、發(fā)熱片
【權利要求】
1.一種電力轉換裝置，其特征在于， 該電力轉換裝置包括: 半導體功率組件，其一面與冷卻體接合； 安裝基板，其安裝有電路部件，該電路部件包括用于驅動上述半導體功率組件的發(fā)熱電路部件； 熱傳導路，其用于使上述安裝基板的熱量向上述冷卻體傳遞， 在上述安裝基板的表背兩面配置了傳熱構件。
2.一種電力轉換裝置，其特征在于， 該電力轉換裝置包括: 半導體功率組件，電力轉換用的半導體開關元件內置于其殼體； 冷卻體，其配置于該半導體功率組件的一面； 安裝基板，其支承在該半導體功率組件的另一面之上，該安裝基板安裝有電路部件，該電路部件包括用于驅動上述半導體開關元件的發(fā)熱電路部件， 在上述安裝基板的表背兩面分別配置了傳熱構件，上述發(fā)熱電路部件所產生的熱量經由兩傳熱構件、再經過多條熱傳導路向上述冷卻體散熱，該多條熱傳導路獨立于包圍上述半導體功率組件和上述各安裝基板的框體。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的電力轉換裝置，其特征在于， 在上述表背兩面配置了傳熱構件的安裝基板和與該安裝基板的至少一面相對的安裝基板之間，以實心狀態(tài)配置有上述傳熱構件。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的電力轉換裝置，其特征在于， 上述熱傳導路包括一對傳熱支承構件，該一對傳熱支承構件分別固定于在上述表背兩面配置了傳熱構件的安裝基板上的上述兩傳熱構件的與上述安裝基板相反的一側的面，該一對傳熱支承構件與上述冷卻體連結。
5.根據(jù)權利要求4所述的電力轉換裝置，其特征在于， 上述傳熱支承構件由熱導率較高的金屬材料構成。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的電力轉換裝置，其特征在于， 上述傳熱構件由具有導熱性的絕緣體構成。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的電力轉換裝置，其特征在于， 上述傳熱構件由具有導熱性且具有伸縮性的彈性體構成。
8.根據(jù)權利要求7所述的電力轉換裝置，其特征在于， 上述傳熱構件在將上述彈性體以規(guī)定壓縮率壓縮了的狀態(tài)下固定。
9.根據(jù)權利要求8所述的電力轉換裝置，其特征在于， 在上述傳熱構件 設有用于決定上述彈性體的壓縮率的間隔調整構件。
【文檔編號】H01L23/36GK103907184SQ201280050109
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年11月5日 優(yōu)先權日:2011年11月30日
【發(fā)明者】田中泰仁, 柴田美里 申請人:富士電機株式會社
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠使安裝于基板的發(fā)熱電路部件的熱量高效地向冷卻體散熱、能夠實現(xiàn)小型化的電力轉換裝置。電力轉換裝置（1）包括：半導體功率組件（11），其一面與冷卻體（3）接合；安裝基板（22），其安裝有電路部件，該電路部件包括用于驅動上述半導體功率組件（11）的發(fā)熱電路部件；熱傳導路（35）、（37），其用于使上述安裝基板的熱量向上述冷卻體（3）傳遞，在上述安裝基板（22）的表背兩面配置有傳熱構件（27）、（28）。
【專利說明】電力轉換裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在內置有電力轉換用半導體開關元件的半導體功率組件之上支承安裝基板的電力轉換裝置，該安裝基板安裝有用于驅動半導體開關元件的包括發(fā)熱電路部件的電路部件。
【背景技術】
[0002]作為此種的電力轉換裝置，已知有專利文獻I所記載的電力轉換裝置。該電力轉換裝置為如下這樣:在框體內配置水冷套，在該水冷套之上配置半導體功率組件、并對半導體功率組件進行冷卻，該半導體功率組件內置有作為電力轉換用半導體開關元件的IGBT。并且，在框體內在半導體功率組件的與水冷套相反的一側隔有規(guī)定距離地配置控制電路基板和驅動電路基板，該控制電路基板和驅動電路基板所產生的熱量經由散熱構件而向用于支承控制電路基板和驅動電路基板的金屬基座板傳遞，傳遞到該金屬基座板的熱量再經由用于支承該金屬基座板的框體的側壁向水冷套傳遞。
[0003]專利文獻1:日本特許第4657329號公報
[0004]然而，在上述專利文獻I所記載的以往例中，控制電路基板所產生的熱量沿控制電路基板一散熱構件一金屬基座板一框體一水冷套這樣的路徑進行散熱。因此，框體被利用為傳熱路徑的一部分，由此框體也被要求具有良好的傳熱性，框體形成材料限定于熱導率較高的金屬，在被要求小型輕量化的電力轉換裝置中存在如下未解決的課題:無法選擇樹脂等輕量的材料，導致難以實現(xiàn)輕量化。
[0005]并且，框體通常被要求能夠防水、防塵，因此在金屬基座板與框體之間、框體與水冷套之間，涂布液狀密封劑、夾入橡膠制密封件等是常見的。液狀密封劑、橡膠制密封件的熱導率一般較低，將它們設在散熱冷卻路徑中，還存在熱阻增大、冷卻效率降低這樣的未解決的課題。為了解決該未解決的課題，還需要利用來自框體、框體蓋的自然對流對基板、安裝部件的無法完全消除的發(fā)熱進行散熱，框體、框體蓋的表面積增大，因此框體、框體蓋的外形變大，導致電力轉換裝置大型化。
【發(fā)明內容】
[0006]因此，本發(fā)明是著眼于上述以往例的未解決的課題而完成的，其目的在于提供一種能夠使安裝于基板的發(fā)熱電路部件的熱量高效地向冷卻體散熱、能夠實現(xiàn)小型化的電力
轉換裝置。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明的電力轉換裝置的第I技術方案包括:半導體功率組件，其一面與冷卻體接合；安裝基板，其安裝有電路部件，該電路部件包括用于驅動上述半導體功率組件的發(fā)熱電路部件；熱傳導路，其用于使上述安裝基板的熱量向上述冷卻體傳遞。并且，在上述安裝基板的表背兩面配置有傳熱構件。
[0008]采用該結構，能夠使安裝于安裝基板的發(fā)熱電路部件的熱量經由表背兩面的傳熱構件向冷卻體散熱。[0009]并且，本發(fā)明的電力轉換裝置的第2技術方案包括:半導體功率組件，電力轉換用的半導體開關元件內置于其殼體；冷卻體，其配置于該半導體功率組件的一面；多塊安裝基板，其支承在該半導體功率組件的另一面之上，該多塊安裝基板均安裝有電路部件，該電路部件包括用于驅動上述半導體開關元件的發(fā)熱電路部件。并且，在上述多塊安裝基板中的至少I塊安裝基板的表背兩面分別配置了傳熱構件，上述發(fā)熱電路部件所產生的熱量經由兩傳熱構件、再經過多條熱傳導路向上述冷卻體散熱，該多條熱傳導路獨立于用于包圍上述半導體功率組件和上述各安裝基板的框體。
[0010]采用該結構，能夠使安裝于安裝基板的發(fā)熱電路部件的熱量經由表背兩面的傳熱構件向冷卻體散熱。在該情況下，安裝基板與冷卻體之間的多條熱傳導路形成為獨立于用于包圍半導體功率組件和各安裝基板的框體，因此能夠不用考慮框體的熱導率地形成框體，能夠提高設計的自由度。
[0011]并且，在本發(fā)明的電力轉換裝置的第3技術方案中，在上述表背兩面配置了傳熱構件的安裝基板和與該安裝基板的至少一面相對的安裝基板之間，以實心狀態(tài)配置有上述傳熱構件。
[0012]采用該結構，傳熱構件以實心狀態(tài)夾在兩塊安裝基板之間，因此在兩安裝基板之間不會形成空氣層，因此能夠提高散熱效果。
[0013]并且，在本發(fā)明的電力轉換裝置的第4技術方案中，上述熱傳導路包括一對傳熱支承構件，該一對傳熱支承構件分別固定于在上述表背兩面配置了傳熱構件的安裝基板上的上述兩傳熱構件的與上述安裝基板相反的一側的面，該一對傳熱支承構件與上述冷卻體連結。
[0014]采用該結構，在兩面配置了傳熱構件的安裝基板因傳熱支承構件的存在而成為夾心構造，因此能夠高效地進行經由該傳熱支承構件向冷卻體的散熱。
[0015]并且，在本發(fā)明的電力轉換裝置的第5技術方案中，上述傳熱支承構件由熱導率較高的金屬材料構成。
[0016]采用該結構，安裝基板利用熱導率較高的鋁、鋁合金、銅等構成，因此能夠更加高效地進行向冷卻體的散熱。
[0017]并且，在本發(fā)明的電力轉換裝置的第6技術方案中，上述傳熱構件由具有導熱性的絕緣體構成。
[0018]采用該第5技術方案，傳熱構件利用絕緣體構成，因此能夠將相對的安裝基板彼此之間的間隔設定得較窄，能夠使電力轉換裝置小型化。
[0019]并且，在本發(fā)明的電力轉換裝置的第7技術方案中，上述傳熱構件由具有導熱性且具有伸縮性的彈性體構成。
[0020]采用該結構，傳熱構件具有伸縮性，因此其能夠與安裝于安裝基板的發(fā)熱部件等的周圍接觸，能夠使接觸面積增加，從而提高散熱效果。
[0021]并且，在本發(fā)明的電力轉換裝置的第8技術方案中，上述傳熱構件在將上述彈性體以規(guī)定壓縮率壓縮了的狀態(tài)下固定。
[0022]采用該結構，在將彈性體壓縮了的狀態(tài)下固定，因此能夠更加良好地使上述傳熱構件與安裝于安裝基板的發(fā)熱部件相接觸，從而能夠提高散熱效果。
[0023]并且，在本發(fā)明的電力轉換裝置的第9技術方案中，在上述傳熱構件設有用于決定上述彈性體的壓縮率的間隔調整構件。
[0024]采用該結構，能夠利用間隔調整構件決定彈性體的壓縮率，從而能夠容易地將彈性體的壓縮率調整為固定值。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，在安裝有包括發(fā)熱電路部件的電路部件的安裝基板的表背兩面配置有傳熱構件，上述兩傳熱構件通過熱傳導路與冷卻體連結，因此能夠高效地使安裝基板的表背所產生的熱量向冷卻體散熱。因此，能夠減少并用來自框體、框體蓋的散熱作用，能夠提供一種抑制框體、框體蓋的大小而小型化了的廉價的電力轉換裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是表示本發(fā)明的電力轉換裝置的第I實施方式的整體結構的剖視圖。
[0027]圖2是表示第I實施方式的主要部分的放大剖視圖。
[0028]圖3是表示安裝基板、傳熱構件、傳熱支承板的層疊狀態(tài)的放大剖視圖。
[0029]圖4是說明發(fā)熱電路部件的散熱路徑的圖。
[0030]圖5是表示對電力轉換裝置作用有上下振動、橫向擺動的狀態(tài)的圖。
[0031]圖6是表示本發(fā)明的第2實施方式的與圖2同樣的剖視圖。
[0032]圖7是表示本發(fā)明的第2實施方式的與圖3同樣的放大剖視圖。
[0033]圖8是表示半導體功率組件的冷卻構件的變形例的剖視圖。
【具體實施方式】
[0034]以下，根據(jù)【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0035]圖1是表示本發(fā)明的電力轉換裝置的整體結構的剖視圖。
[0036]在圖中，附圖標記1為電力轉換裝置，該電力轉換裝置I被收納在框體2內。框體2是將合成樹脂材成形而成的框體，由隔著具有水冷套結構的冷卻體3而上下地分割的下部框體2A和上部框體2B構成。
[0037]下部框體2A由有底方筒體構成。該下部框體2A的開放上部被冷卻體3覆蓋，在該下部框體2A內部收納有平滑用薄膜電容器4。
[0038]上部框體2B包括上端和下端開放的方筒體2a和用于堵塞該方筒體2a上端的蓋體2b。并且，方筒體2a的下端由冷卻體3堵塞。雖然未圖示，但在該方筒體2a的下端與冷卻體3之間夾設有密封材料，夾設該密封材料為涂布液狀密封劑、夾入橡膠制密封件等。
[0039]冷卻體3的冷卻水的供水口 3a和排水口 3b向框體2的外側開口，在供水口 3a與排水口 3b之間形成有冷卻水通路3c。上述供水口 3a和排水口 3b例如經由軟管與未圖示的冷卻水供給源連接。該冷卻體3例如用熱導率較高的(例如100W.m1.k1以上)鋁、鋁合金注塑成型而形成。
[0040]并且，冷卻體3的下表面為平坦面，在上表面的中央部形成有俯視觀察為方形的凹部3d。在該凹部3d的中央部形成有俯視觀察為方形的突出臺部3e，在該突出臺部3e的周圍形成有方框狀的周槽3f。該突出臺部3e的高度被設定為比冷卻體3的上表面低，與后述的傳熱支承側板35、 37的底板39的厚度大致相同。另外，在冷卻體3上形成有貫通孔3g，該貫通孔3g供在下部框體2A內保持的薄膜電容器4的被絕緣被覆的正負電極4a沿上下方向貫通。[0041]同時參照圖2可知，電力轉換裝置I包括半導體功率組件11，該半導體功率組件11內置有作為電力轉換用的例如用于構成反相電路的半導體開關元件的例如絕緣柵極雙極型晶體管(IGBT)。
[0042]就該半導體功率組件11而言，在扁平的長方體狀的絕緣性的殼體12內內置IGBT，在殼體12的下表面形成有金屬制的冷卻構件13。
[0043] 在俯視觀察時，在殼體12及冷卻構件13的四角形成有供作為固定構件的固定螺釘14貫通的貫通孔15。通過將固定螺釘14貫通在上述貫通孔15內并使固定螺釘?shù)耐饴菁y部的前端與冷卻體3螺紋結合，從而將半導體功率組件11安裝于冷卻體3的上表面。
[0044]并且，在殼體12的上表面，在比貫通孔15靠內側的4個部位突出形成有規(guī)定高度的基板固定部16。
[0045]在該基板固定部16的上端固定有驅動電路基板21,該驅動電路基板21安裝有用于驅動內置于半導體功率組件11的IGBT的驅動電路等。并且，在驅動電路基板21的上方隔有規(guī)定間隔地固定有作為安裝基板的控制電路基板22，該控制電路基板22安裝有用于控制內置于半導體功率組件11的IGBT的控制電路等，該控制電路包括發(fā)熱量相對較大或者發(fā)熱密度相對較大的發(fā)熱電路部件。
[0046]并且，驅動電路基板21通過如下這樣被固定:將連接用螺紋件24的外螺紋部24a貫通在形成于驅動電路基板21的與基板固定部16相對的位置的貫通孔21a內，使該外螺紋部24a與形成于基板固定部16的上表面的內螺紋部16a螺紋結合。
[0047]并且，如圖3所示，控制電路基板22通過如下這樣被固定:在控制電路基板22的與形成在連接用螺紋件24上端的內螺紋部24b相對的位置形成的貫通孔22a內貫通固定螺釘25，使該固定螺釘25與連接用螺紋件24的內螺紋部24b螺紋結合。
[0048]在此，在驅動電路基板21安裝有不需要利用冷卻體3冷卻的發(fā)熱量較小的電路部件，在控制電路基板22的表背兩面安裝有電路部件26，該電路部件26包括需要利用冷卻體冷卻的發(fā)熱電路部件。
[0049]并且，在控制電路基板22的表背配置有傳熱構件27、28。該傳熱構件27、28由具有伸縮性的彈性體構成，具有與控制電路基板22相同的外形尺寸。
[0050]作為上述傳熱構件27、28，例如能夠應用通過在作為彈性體的硅橡膠的內部混入金屬填料而能夠發(fā)揮絕緣性能并能夠提高傳熱性的構件。上述傳熱構件27、28能夠例如通過在厚度方向上壓縮5%~30%左右，從而使熱阻減小、發(fā)揮高效的傳熱效果。
[0051]因此，在傳熱構件27的與控制電路基板22相反的一側配置有板狀的傳熱支承板29，在傳熱構件28的與控制電路基板22相反的一側配置有板狀的傳熱支承板30。上述傳熱支承板29、30由熱導率較高(例如100W.m-1.k-1以上)且具有剛性的鋁、鋁合金、銅等金屬材料形成。
[0052]另外，傳熱支承板29、30被固定螺釘31固定，固定螺釘31自傳熱支承板29的上表面?zhèn)冉浻蓚鳠針嫾?7、控制電路基板22、傳熱構件28與形成于傳熱支承板30的內螺紋30a螺紋結合。在將該傳熱支承板29、30固定之前，在傳熱構件27內設置供固定螺釘31貫通的間隔件(日文:間座)32，在傳熱構件28內設置供固定螺釘31貫通的間隔件33。
[0053]上述間隔件32、33為具有傳熱構件控制高度H的間隔調整構件，傳熱構件控制高度H小于傳熱構件27、28的厚度T，上述間隔件32的高度被設定為將傳熱構件27在厚度方向上壓縮5%?30%左右的高度，上述間隔件33的高度被設定為將傳熱構件28在厚度方向上壓縮5%?30%左右的高度。
[0054]因此，在傳熱支承板29、30利用固定螺釘31固定后，傳熱構件27、28在厚度方向上準確地壓縮5%?30%左右而固定，因此傳熱構件27、28的熱阻減小、能夠發(fā)揮高效的傳熱效果。此時，傳熱構件27、28的壓縮率由間隔件32、33的高度H控制，因此不會發(fā)生緊固不足、過度緊固，能夠進行適當?shù)木o固。
[0055]通過這樣，傳熱支承板29、30以隔著傳熱構件27、28的實心狀態(tài)層疊于控制電路基板22的表背。因此，傳熱構件27、28與安裝于控制電路基板22的包括發(fā)熱電路部件的電路部件貼緊，由此電路部件所產生的熱量經由傳熱構件27、28向傳熱支承板29、30散熱。
[0056]另外，如圖2及圖3所示，傳熱支承板29的左端部位于與控制電路基板22的左端、傳熱構件27、28的左端相同的位置，右端部形成有比控制電路基板22的右端、傳熱構件27、28的右端向右方突出的連結部29a。如圖3放大表示那樣，在該連結部29a貫通形成有連結孔29b。
[0057]同樣地，如圖2及圖3所示，傳熱支承板30的右端部位于與控制電路基板22的右端、傳熱構件27、28的右端相同的位置，左端部形成有比控制電路基板22的左端、傳熱構件27,28的左端向左方突出的連結部30b。如圖3放大表示那樣，在該連結部30a貫通形成有連結孔30c。
[0058]另外，傳熱支承側板35利用固定螺釘36固定、連結于傳熱支承板29的連結部29a，該傳熱支承側板35用于形成獨立于上部框體2B的熱傳導路。該固定螺釘36自傳熱支承板29的上方穿過連結孔29b而與形成于傳熱支承側板35的內螺紋(未圖示)螺紋結合。
[0059]并且，傳熱支承側板37利用固定螺釘38固定、連結于傳熱支承板30的連結部30b,該傳熱支承側板37用于形成獨立于上部框體2B的熱傳導路。該固定螺釘38也自傳熱支承板30的上方穿過連結孔30c而與形成于傳熱支承側板37的內螺紋(未圖示)螺紋結
八
口 ο
[0060]在此,傳熱支承側板35由垂直板部35a和自該垂直板部35a的上端向左方延伸的連結板部35b形成為倒L字狀。并且，傳熱支承側板35的垂直板部35a與連結板部35b之間的連結部做成作為圓筒面的一部分的彎曲面(圓角加工)35c。同樣地，傳熱支承側板37也利用垂直板部37a和自該垂直板部37a的上端向右方延伸的連結板部37b形成為倒L字狀。并且，傳熱支承側板37的垂直板部37a與連結板部37b之間的連結部做成作為圓筒面的一部分的彎曲面37c (圓角加工)。
[0061]對于上述傳熱支承側板35、37，它們的垂直板部35a、37a的下端側利用共通的底板39連結而被一體化。在該底板39的中央部形成有供冷卻體3的突出臺部3e貫通的方形孔39a，該底板39形成為被收納于冷卻體3的周槽3f的方框狀。
[0062]并且，傳熱支承側板35的垂直板部35a的下端與底板39之間的連結部做成作為圓筒面的一部分的彎曲面(圓角加工)35d，傳熱支承側板37的垂直板部37a的下端與底板39之間的連結部做成作為圓筒面的一部分的彎曲面(圓角加工)37d。
[0063]像這樣，傳熱支承側板35的垂直板部35a的上下兩端部分別為圓筒狀的彎曲面35c、35d，傳熱支承側板37的垂直板部37a的上下兩端部分別為圓筒狀的彎曲面37c、37d。因此，在上下振動、橫向擺動傳遞給電力轉換裝置I時，能夠緩和在垂直板部35a與連結板部35b之間的連結部、垂直板部37a與連結板部37b之間的連結部和垂直板部35a、37a與底板39之間的連結部發(fā)生的應力集中。因此，利用傳熱支承側板35、37能夠提高在支承控制電路基板22時針對上下振動、橫向擺動等的耐振動性。
[0064]此外，與垂直板部35a、37a與底板部34之間的連結部、垂直板部35a與連結板部35b之間的連結部和垂直板部37a與連結板部37b之間的連結部為直角的L字狀的情況相t匕，通過使垂直板部35a、37a與底板39之間的連結部、垂直板部35a與連結板部35c之間的連結部和垂直板部37a與連結板部37c之間的連結部為圓筒狀的彎曲面，能夠縮短熱傳導路徑。因此，能夠縮短從傳熱支承板29、30到冷卻體3的熱傳導路徑，從而進行有效的熱冷卻。
[0065]另外，在傳熱支承板30的與驅動電路基板21相對的下表面粘貼有用于縮短絕緣距離的絕緣片40。
[0066]另外，傳熱支承側板35、37和底板39均具有黑色的表面。為了使上述傳熱支承側板35、37的表面和底板39的表面黑色化，只要在它們的表面涂敷黑色樹脂，或者利用黑色涂料進行涂裝即可。
[0067]與金屬材質顏色相比，通過像這樣使傳熱支承側板35、37的表面和底板39的表面為黑色，能夠增大熱輻射率、增大輻射傳熱量。因此，能夠使向傳熱支承側板35、37的周圍和底板39的周圍的散熱活躍化，能夠高效地進行控制電路基板22的熱冷卻。另外，也可以不包括底板39的表面在內地僅使傳熱支承側板35、37的表面成為黑色。
[0068]接下來，說明上述第I實施方式的電力轉換裝置I的組裝方法。
[0069]首先，在冷卻體3的周槽3f內配置對傳熱支承側板35、37而言為共同的底板39，在使該底板39的上表面與形成于半導體功率組件11的冷卻構件13的下表面相接觸且使冷卻構件13與冷卻體3的突出臺部3e相接觸的狀態(tài)下，利用固定螺釘14將半導體功率組件11和底板39固定于冷卻體3而使它們成為一體。
[0070]并且，在半導體功率組件11固定于冷卻體3之前或之后，將驅動電路基板21載置于在該半導體功率組件11的上表面形成的基板固定部16。并且，自該驅動電路基板21的上方利用4個連接用螺紋件24將該驅動電路基板21固定于基板固定部16。
[0071]接著，在驅動電路基板21的上表面的周緣部的沒有搭載電路部件的部分例如載置至少3個用于保持驅動電路基板21與絕緣片40之間的絕緣距離的隔離件，在此狀態(tài)下，以連接用螺紋件24為基準，依次層疊在下表面粘貼有絕緣片40的傳熱支承板30、傳熱構件28和控制電路基板22，傳熱支承板30在下表面粘貼有絕緣片40。此時，在傳熱構件28的供固定螺釘31貫通的貫通部內貫通間隔件33。
[0072]在此狀態(tài)下，使固定螺釘25自控制電路基板22的上表面經由貫通孔22a貫通，并與形成于連接用螺紋件24的上表面的內螺紋部24b螺紋結合從而將控制電路基板22固定于連接用螺紋件24的上端。
[0073]接著，在控制電路基板22的上表面載置傳熱構件27，該傳熱構件27在供固定螺釘31貫通的貫通部內貫通有間隔件32，在該傳熱構件27的上表面載置傳熱支承板29，使固定螺釘31自該傳熱支承板29的上表面貫通，并與形成于傳熱支承板30的內螺紋30a螺紋結合來進行緊固。通過像這樣使固定螺釘31緊固，傳熱構件27、28被壓縮到由間隔件32、33限定的控制高度。因此，傳熱構件27、28處于被壓縮5%?30%左右的狀態(tài)，因此傳熱構件27,28的熱阻減小，能夠發(fā)揮高效的傳熱效果。
[0074]之后，如圖1所示，將母線50連接于半導體功率組件11的正負直流輸入端子11a，并利用固定螺釘51將薄膜電容器4的貫通冷卻體3的正負連接端子4a連結于該母線50的另一端。
[0075]接著，在冷卻體3的上表面隔著密封材料地安裝將蓋體2b卸下了的上部框體2B。在與外部的換流器(未圖示)連接的連接線52的頂端固定的壓接端子53和在與外部的3相電動機(未圖示)連接的電動機電纜58的頂端固定的壓接端子59液密地貫通該上部框體2B的方筒體2a而被支承。
[0076]接著，將在連接線52頂端固定的壓接端子53固定于半導體功率組件11的直流輸入端子I la。
[0077]接著，利用固定螺釘56使母線55與半導體功率組件11的3相交流輸出端子Ilb連接，在該母線55的中途配置電流傳感器57。并且，利用固定螺釘60將在電動機電纜58頂端固定的壓接端子59固定于母線55的另一端而將它們連接起來。
[0078]之后，利用蓋體2b隔著密封材料地封堵方筒體2a的上部開放端。
[0079]在此之后或之前，在冷卻體3的下表面隔著密封材料地固定下部框體2A，從而完成了電力轉換裝置I的組裝。
[0080]在該組裝完成的狀態(tài)下，自外部的換流器(未圖示)經由連接線52向半導體功率組件11供給直流電力，并且使安裝于控制電路基板22的電源電路、控制電路等為工作狀態(tài)，自控制電路經由安裝于驅動電路基板21的驅動電路向半導體功率組件11供給例如由脈寬調制信號形成的門信號。
[0081]由此，對內置于半導體功率組件11的IGBT進行控制，將直流電力轉換成交流電力。轉換成的交流電力自3相交流輸出端子Ilb經由母線55、再經由電動機電纜58供給到外部的3相電動機(未圖示)，從而控制驅動該3相電動機(未圖示)。
[0082]此時，內置于半導體功率組件11的IGBT會產生熱量。由于形成于半導體功率組件11的冷卻構件13與冷卻體3的突出臺部3e直接接觸，因此該產生的熱量被供給到冷卻體3的冷卻水冷卻。
[0083]另一方面，安裝于控制電路基板22的控制電路及電源電路等電路部件26包括發(fā)熱電路部件，該發(fā)熱電路部件發(fā)熱。此時，發(fā)熱電路部件安裝于控制電路基板22的上表面?zhèn)群拖卤砻鎮(zhèn)取?br> [0084]并且，在控制電路基板22的上表面?zhèn)雀糁鵁釋瘦^聞的具有彈性的傳熱構件27地設有傳熱支承板29，在控制電路基板22的下表面?zhèn)雀糁鵁釋瘦^高的具有彈性的傳熱構件28地設有傳熱支承板30。
[0085]在此，傳熱構件27、28如上述那樣以5%?30%左右的壓縮率利用固定螺釘31壓縮，因此熱阻減小、能夠發(fā)揮高效的傳熱效果，并且發(fā)熱電路部件與傳熱構件27、28之間的接觸面積增大。因此，發(fā)熱電路部件產生的熱量能夠高效地向傳熱構件27、28傳遞。因此，如圖4所示，傳遞到傳熱構件27的熱量能夠高效地向傳熱支承板29傳遞，傳遞到傳熱構件28的熱量能夠高效地向傳熱支承板30傳遞。
[0086]并且，傳熱支承板29與傳熱支承側板35連結，傳熱支承板30與傳熱支承側板37連結，因此傳遞到傳熱支承板29、30的熱量經由傳熱支承側板35、37向共通的底板39傳遞。該底板39與冷卻體3的周槽3f內直接接觸，因此傳遞來的熱量向冷卻體3散熱。
[0087]另外，傳遞到底板39的熱量自該底板39的上表面?zhèn)认虬雽w功率組件11的冷卻構件13傳遞，之后經由該冷卻構件13向冷卻體3的突出臺部3e傳遞而進行散熱。
[0088]像這樣，根據(jù)上述第I實施方式，在控制電路基板22的表背兩面配置有傳熱構件27、28，在該傳熱構件27的與控制電路基板22相反的一側配置有傳熱支承板29，在該傳熱構件28的與控制電路基板22相反的一側配置有傳熱支承板30，因此搭載于控制電路基板22的發(fā)熱電路部件所產生的熱量均不經由熱阻較大的控制電路基板22而是分別直接經由傳熱構件27、28向傳熱支承板29、30傳遞，因此能夠進行高效的散熱。
[0089]并且，傳遞到傳熱構件27、28的熱量向傳熱支承板29、30傳遞，再向傳熱支承側板35,37傳遞。此時，傳熱支承側板35、37沿著半導體功率組件11的長邊設置。
[0090]因此，能夠擴大傳熱面積，能夠確保較寬的散熱路徑。并且，傳熱支承側板35的彎曲部為圓筒狀的彎曲部35c、35d、傳熱支承側板37的彎曲部為圓筒狀的彎曲部37c、37d，因此與彎曲部為L字狀的情況相比能夠縮短到冷卻體3的傳熱距離。因此，能夠進一步提高散熱效率。在此，熱輸送量Q能夠利用下述式(I)表示。
[0091]Q=A X (A/L) XT............(I)
[0092]其中，λ為熱導率[W/m°C ]，T為基板溫度Tl-冷卻體溫度T2的溫差[°C ]，A為最小傳熱截面積[m2]，L為傳熱長度[m]。
[0093]由該式(I)可知，若縮短傳熱長度L，則熱輸送量Q增加，從而能夠發(fā)揮良好的冷卻效果。
[0094]并且，傳熱支承側板35、37利用共通的底板39成為一體，因此傳熱支承側板35、37與底板39之間不存在部件之間的接縫，從而能夠抑制熱阻。
[0095]而且，在從安裝有發(fā)熱電路部件的控制電路基板22到冷卻體3的散熱路徑內不包括框體2，因此框體2不必須使用高熱導率的鋁等金屬，而能夠由合成樹脂材構成，因此能夠謀求輕量化。
[0096]而且，散熱路徑不依賴于框體2，電力轉換裝置I能夠單獨形成散熱路徑，因此由半導體功率組件11、驅動電路基板21、控制電路基板22構成的電力轉換裝置I能夠應用各種不同形態(tài)的框體2、冷卻體3。
[0097]并且，因為隔著被壓縮在控制電路基板22的傳熱構件27固定有傳熱支承板29，隔著被壓縮在控制電路基板22的傳熱構件28固定有傳熱支承板30,所以能夠提聞控制電路基板22的剛性。因此，由于傳熱構件27、28、傳熱支承板29、30和傳熱支承側板35、37被一體化，因此在如應用電力轉換裝置I作為車輛的用于驅動行進用電動機的電動機驅動電路的情況那樣對電力轉換裝置I作用有圖5所示的上下振動、橫向擺動的情況下，也能夠提高剛性。因此，能夠提供一種受上下振動、橫向擺動等的影響較少的電力轉換裝置I。
[0098]此外，傳熱構件27、28由具有傳熱性的絕緣體構成，由此能夠使控制電路基板22與傳熱支承板29、30之間絕緣，能夠縮短兩者之間的距離，能夠使整體小型化。
[0099]另外，在上述第I實施方式中，說明了控制電路基板22與傳熱構件27、28為相同外形的情況。但是，本發(fā)明并不限定于上述結構，也可以僅在發(fā)熱電路部件存在的部位設置傳熱構件27、28。
[0100]此外，在控制電路基板22中，也可以通過將發(fā)熱電路部件配置于靠近傳熱支承側板35、37的部分，來縮短到冷卻體3的散熱路徑的距離。在此情況下，發(fā)熱電路部件的到冷卻體3的散熱路徑的距離縮短，因此能夠進行高效的散熱。
[0101]接下來，根據(jù)圖6及圖7說明本發(fā)明的第2實施方式。
[0102]在該第2實施方式中，在上述的第I實施方式的傳熱支承板的上方再安裝電路基板。
[0103]S卩，在第2實施方式中，如圖6及圖7所示，在上述的第I實施方式中的上表面?zhèn)鹊膫鳠嶂С邪?9的上表面?zhèn)雀糁鴤鳠針嫾?1地載置有例如安裝了電源電路部件的電源電路基板42。其他的結構與上述的第I實施方式中的圖2及圖3所示的結構相同，對與圖2及圖3中的部分相對應的部分標注同一附圖標記，并省略它們的詳細說明。
[0104]在該第2實施方式中，省略了第I實施方式的固定螺釘31，并取而代之設有用于將控制電路基板22和傳熱支承板30固定的固定螺釘43。并且，電源電路基板42與上述的控制電路基板22同樣地，利用固定螺釘44隔著傳熱構件41地固定于傳熱支承板29。在此，在傳熱構件41的供固定螺釘44貫通的貫通部內如圖7所示那樣配置有間隔件45，設定該間隔件45的高度以使傳熱構件41的壓縮率為5%?30%。
[0105]另外，在第2實施方式中，代替利用固定螺釘25將控制電路基板22固定于連接用螺紋件24的情況，而是通過使連接用螺紋件24上端的內螺紋部24b與形成于連接用螺紋件46下端的外螺紋部46a螺紋結合，將控制電路基板22固定在連接用螺紋件24之上，該連接用螺紋件46與連接用螺紋件24相同。并且，通過使形成于該連接用螺紋件46上端的內螺紋部46b與固定螺釘47螺紋結合，將電源電路基板42固定。
[0106]在該第2實施方式中，介于控制電路基板22與傳熱支承板29之間的傳熱構件27的壓縮率由連接用螺紋件46的高度來限定。即，傳熱支承板29與電源電路基板42之間的間隔由間隔件45和固定螺釘44限定，該固定螺釘44從電源電路基板42的上方穿過間隔件45與形成于傳熱支承板29的內螺紋部29c螺紋結合。因此，如圖7所示，連接用螺紋件46的上表面與下表面之間的高度H2被設定為將傳熱構件27的壓縮了 5%?30%左右后的高度、間隔件45的高度及傳熱支承板29的厚度這三者相加所得到的高度。
[0107]因此，控制電路基板22的安裝高度位置由使形成于連接用螺紋件46下表面的外螺紋部46a與形成于連接用螺紋件24上端的內螺紋部24b螺紋結合來限定。在此狀態(tài)下，連接用螺紋件46以穿過形成于傳熱構件27的貫通孔27a的方式配置，在傳熱構件27的上表面配置有利用固定螺釘44來一體化了的傳熱支承板29和電源電路基板42。并且，利用固定螺釘47將電源電路基板42緊固于連接用螺紋件46的上表面，由此能夠將傳熱構件27以5%?30%左右的壓縮率壓縮、固定。
[0108]像這樣，根據(jù)上述第2實施方式，與上述的第I實施方式同樣地安裝于控制電路基板22的發(fā)熱電路部件所產生的熱量由配置于表背兩面的傳熱構件27、28向傳熱支承板29、30傳遞，之后經由傳熱支承側板35、37傳遞而由冷卻體3散熱。
[0109]與此同時，安裝于電源電路基板42的發(fā)熱電路部件所產生的熱量也能夠經由傳熱構件41向傳熱支承板29傳遞熱量，進而經由傳熱支承側板35傳遞而由冷卻體3散熱。
[0110]而且，在控制電路基板22和電源電路基板42這兩者均安裝有發(fā)熱電路部件的情況下，控制電路基板22與電源電路基板42之間通過傳熱構件41以實心狀態(tài)連結。因此，能夠可靠地防止如在控制電路基板22與電源電路基板42之間存在有空氣的情況那樣發(fā)熱電路部件產生的熱量滯留在空氣層中，因此能夠發(fā)揮更加良好的散熱效果。
[0111]另外，對于上述第I實施方式及第2實施方式，說明了使半導體功率組件11的冷卻構件13和相對于傳熱支承側板35、37而言為共通的底板39均與冷卻體3接觸的情況。然而，本發(fā)明并不限定于上述結構，也可以如圖8所示那樣形成為:形成于半導體功率組件11的冷卻構件13包括與在冷卻體3內流動的冷卻水直接接觸的發(fā)熱片61。在此情況下，在冷卻體3的中央部形成有用于使發(fā)熱片61浸潰于冷卻水的通路的浸潰部62。
[0112]并且，在冷卻構件13與環(huán)繞浸潰部62的周壁63之間配設有O形密封圈等密封構件66。
[0113]根據(jù)該結構，在半導體功率組件11的冷卻構件13上形成有發(fā)熱片61，該發(fā)熱片61利用浸潰部62浸潰于冷卻水，因此能夠更加高效地將半導體功率組件11冷卻。
[0114]另外，在上述第I實施方式及第2實施方式中，說明了傳熱支承板29與傳熱支承側板35彼此獨立地構成、傳熱支承板30與傳熱支承側板37彼此獨立地構成的情況。然而，本發(fā)明并不限定于上述結構，也可以使傳熱支承板29與傳熱支承側板35構成為一體、使傳熱支承板30與傳熱支承側板37構成為一體。在此情況下，傳熱支承板29與傳熱支承側板35之間不會形成接縫、傳熱支承板30與傳熱支承側板37之間不會形成接縫，因此，能夠進一步減小熱阻、進行更高效的散熱。
[0115]另外，在上述第I實施方式及第2實施方式中，說明了夾裝在控制電路基板22與傳熱支承板29之間的傳熱構件27具有彈性、夾裝在控制電路基板22與傳熱支承板30之間的傳熱構件28具有彈性的情況。然而，本發(fā)明并不限定于上述結構，也能夠應用形成有絕緣覆膜的金屬板等沒有彈性的傳熱構件。
[0116]此外，在上述第I實施方式及第2實施方式中，說明了傳熱支承側板35、37與上部框體2B彼此獨立地配置的情況，該上部框體2B包圍半導體功率組件11、冷卻體3、驅動電路基板21、控制電路基板22。然而，本發(fā)明并不限定于上述結構，在上部框體2B利用熱導率較高的材料形成的情況下，也可以省略掉傳熱支承側板35、37，而將傳熱支承板29、30直接支承于上部框體2B。
[0117]此外，在控制電路基板22的表面積增大、該控制電路基板22構成為能夠安裝欲安裝于驅動電路基板21的電路部件的情況下，能夠將驅動電路基板21省略。
[0118]并且，在上述第I實施方式及第2實施方式中，說明了應用薄膜電容器4作為平滑用電容器的情況，但并不限定于此，也可以應用圓柱狀的電解電容器。
[0119]此外，在上述第I實施方式及第2實施方式中，說明了將本發(fā)明的電力轉換裝置應用于電動車的情況，但并不限定于此，在鋼軌上行進的鐵道車輛也能夠應用本發(fā)明，本發(fā)明能夠應用于任意的電驅動車輛。而且，電力轉換裝置并不限定于應用于電驅動車輛，在驅動其他的產業(yè)設備中的電動機等致動器的情況下也能夠應用本發(fā)明的電力轉換裝置。
[0120]產業(yè)h的可利用件
[0121]根據(jù)本發(fā)明，在安裝有包括發(fā)熱電路部件的電路部件的安裝基板的表背兩面配置傳熱構件，該兩傳熱構件經由與框體相對獨立的多條熱傳導路與冷卻體連結，該框體包圍安裝基板和將半導體開關元件內置于殼體的半導體功率組件，由此能夠提供一種能夠使安裝于基板的發(fā)熱電路部件的熱量高效地向冷卻體散熱、能夠實現(xiàn)小型化的電力轉換裝置。
[0122]附圖標記說明[0123] 1、電力轉換裝置；2、框體；3、冷卻體；4、薄膜電容器；5、蓄電池收納部；11、半導體功率組件；12、殼體；13、冷卻構件；21、驅動電路基板；22、控制電路基板；24、連接用螺紋件；27、28、傳熱構件；29、30、傳熱支承板；41、傳熱構件；42、電源電路基板；45、連接用螺紋件；44、間隔件(間隔調整構件)；61、發(fā)熱片
【權利要求】
1.一種電力轉換裝置，其特征在于， 該電力轉換裝置包括: 半導體功率組件，其一面與冷卻體接合； 安裝基板，其安裝有電路部件，該電路部件包括用于驅動上述半導體功率組件的發(fā)熱電路部件； 熱傳導路，其用于使上述安裝基板的熱量向上述冷卻體傳遞， 在上述安裝基板的表背兩面配置了傳熱構件。
2.一種電力轉換裝置，其特征在于， 該電力轉換裝置包括: 半導體功率組件，電力轉換用的半導體開關元件內置于其殼體； 冷卻體，其配置于該半導體功率組件的一面； 安裝基板，其支承在該半導體功率組件的另一面之上，該安裝基板安裝有電路部件，該電路部件包括用于驅動上述半導體開關元件的發(fā)熱電路部件， 在上述安裝基板的表背兩面分別配置了傳熱構件，上述發(fā)熱電路部件所產生的熱量經由兩傳熱構件、再經過多條熱傳導路向上述冷卻體散熱，該多條熱傳導路獨立于包圍上述半導體功率組件和上述各安裝基板的框體。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的電力轉換裝置，其特征在于， 在上述表背兩面配置了傳熱構件的安裝基板和與該安裝基板的至少一面相對的安裝基板之間，以實心狀態(tài)配置有上述傳熱構件。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的電力轉換裝置，其特征在于， 上述熱傳導路包括一對傳熱支承構件，該一對傳熱支承構件分別固定于在上述表背兩面配置了傳熱構件的安裝基板上的上述兩傳熱構件的與上述安裝基板相反的一側的面，該一對傳熱支承構件與上述冷卻體連結。
5.根據(jù)權利要求4所述的電力轉換裝置，其特征在于， 上述傳熱支承構件由熱導率較高的金屬材料構成。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的電力轉換裝置，其特征在于， 上述傳熱構件由具有導熱性的絕緣體構成。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的電力轉換裝置，其特征在于， 上述傳熱構件由具有導熱性且具有伸縮性的彈性體構成。
8.根據(jù)權利要求7所述的電力轉換裝置，其特征在于， 上述傳熱構件在將上述彈性體以規(guī)定壓縮率壓縮了的狀態(tài)下固定。
9.根據(jù)權利要求8所述的電力轉換裝置，其特征在于， 在上述傳熱構件 設有用于決定上述彈性體的壓縮率的間隔調整構件。
【文檔編號】H01L23/36GK103907184SQ201280050109
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年11月5日 優(yōu)先權日:2011年11月30日
【發(fā)明者】田中泰仁, 柴田美里 申請人:富士電機株式會社
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