功率转换装置制造方法

功率转换装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种能高效地对半导体功率模块进行冷却并使整体结构小型化的功率转换装置。包括：半导体功率模块(4)；以及冷却体(3)，其设置在所述半导体功率模块的一个面侧，对该半导体功率模块进行冷却，所述冷却体(3)包括：腔体(13)，该腔体(13)与所述半导体功率模块安装位置相对设置，供冷却介质流通，并具有相对的长边和短边；向该腔体(13)的一个长边侧提供冷却介质的冷却介质提供部(14)；以及从所述腔体的另一长边侧排出冷却介质的冷却介质排出部(15)。
【专利说明】功率转换装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及具备对内置有功率转换用半导体开关元件的半导体功率模块进行冷 却的冷却体的功率转换装置。

【背景技术】
[0002] 作为这种功率转换装置，已知有专利文献1所记载的功率转换装置。该功率转换 装置的壳体内设置有水冷管套，在该水冷套管上配置了半导体功率模块，该半导体功率模 块内置有作为功率转换用的半导体开关元件的IGBT，并且该功率转换装置对该半导体功率 模块进行冷却。此外，在壳体内，在半导体功率模块的水冷套管的相反侧隔着规定距离配置 有控制电路基板，由该控制电路基板产生的热量经由散热构件传导至对控制电路基板进行 支承的金属底板，并且传导至金属底板的热量经由支承该金属底板的壳体的侧壁传导至水 冷套管。这里，作为水冷套管，在长方形的一个短边侧设有冷却水入口配管和冷却水出口配 管，冷却水从冷却水入口配管起沿着长方形的一个长边流动，在长方形的另一短边侧折返， 并沿着另一长边流动到冷却水出口配管，由此形成U字型的冷却水流路。
[0003] 已知有非专利文献1所记载的水冷套管。对于该水冷套管，在供形成在半导体功 率模块下表面的引脚-翅片插入的引脚-翅片插入区域的长边方向的一个端面上设置供 水口以及排水口的情况下，流速会不均匀，并且会局部产生涡流。因此，存在如下问题：产 生冷却能力下降的部位，且压力损耗变大，使制冷剂循环的泵需要更高的能力。此外，在引 脚-翅片插入区域的长边方向的两端面、即短边侧的对角线位置设置供水口以及排水口的 情况下，从供水口提供的大部分冷却水会沿着引脚-翅片插入区域的侧壁流动，该部分的 流速较快，但在供水口相反侧的侧壁上流速会变慢，因此流速差会变大，存在半导体功率模 块内部所搭载的各IGBT、二极管的冷却能力产生偏差的问题。因此，如图17所示，在水冷套 管100上形成引脚-翅片插入区域102,供形成在半导体功率模块101底面侧的冷却翅片插 入。提出了如下结构：在该引脚-翅片插入区域102的一个长边侧的中央位置设置供水口 103,并在另一长边侧的中央部附近的底面设置排水口 104,从而减少压力损耗，提高冷却效 果。此外，在半导体功率模块101的上表面侧安装有印刷基板105,并连接有平滑用电容器 106,该印刷基板105安装有对内置于半导体功率模块101的半导体开关元件进行驱动控制 的电路元器件。 现有技术文献 专利文献
[0004] 专利文献1 :日本专利第4657329号公报 非专利文献
[0005] 非专利文献1 : F. Nagaune, H. Gohara, S. Adachi, H. Shibata, A. Morozumi, A. Nishiura i^Small Size and High Thermal Conductivity IGBT Module for Automotive Applications (小 尺寸且高热传导性的IGBT模块在汽车上的应用）"，2011年欧洲PCIM会议会刊 ρρ· 785-pp. 790. 2011年5月17日至19日在纽伦堡，德国·


【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0006] 然而，在上述专利文献1所记载的现有例中，在水冷套管内形成U字型的冷却水通 路，但由于冷却水通路较长，因此，冷却水入口配管侧与冷却水出口配管侧的冷却水温度差 会变大，存在冷却水入口与冷却水出口的冷却效果不同这一未解决的问题。
[0007] 此外，在非专利文献1所记载的现有例中，由于压力损耗较少，因此不需要具有所 需以上的制冷剂循环能力的泵，而且流速分布比较均匀，因此半导体功率模块内部的各个 半导体的冷却效果较为均匀，但排水口 104设置在水冷套管100的下表面侧，因而无法在例 如水冷套管100的下表面侧设置平滑用电容器106,如图18所示，只能将平滑用电容器106 设置在水冷套管100的侧面侧。因此，存在功率转换装置的结构大型化这一未解决的问题。
[0008] 因此，本发明着眼于上述现有例未解决的问题，其目的在于提供一种能高效地对 半导体功率模块进行冷却，并能使整体结构小型化的功率转换装置。 解决技术问题所采用的技术方案
[0009] 为了实现上述目的，本发明所涉及的功率转换装置的第一方式包括半导体功率模 块；以及冷却体，该冷却体设置在所述半导体功率模块的一面侧，对该半导体功率模块进行 冷却。所述冷却体包括：腔体，该腔体与所述半导体功率模块安装位置相对设置，供冷却介 质流通，并具有相对的长边以及短边；向该腔体的一个长边侧提供冷却介质的冷却介质提 供部；以及从所述腔体的另一长边侧排出冷却介质的冷却介质排出部。
[0010] 若采用该结构，则冷却介质提供部能使冷却介质分散地提供到腔体的一个长边 侦牝由冷却介质提供部提供的冷却介质不会直接沿着腔体的一个短边流动，使得通过腔体 的短边方向的冷却介质流向对角侧的冷却介质排出部。因此，能减少腔体内冷却介质的流 速差，并能抑制压力损耗，能对半导体功率模块进行高效的冷却。
[0011] 本发明所涉及的功率转换装置的第二方式包括：对直流功率进行平滑处理的电 容器；将经由该电容器平滑处理后的直流功率转换为交流功率的矩形的半导体功率模块； 以及冷却体，该冷却体的一个冷却面上设置所述半导体功率模块，另一个冷却面上设置所 述电容器，该冷却体对所述半导体功率模块以及所述电容器进行冷却。所述半导体功率模 块在与所述冷却体相反侧的矩形面一侧的其中一个长边侧具有连接与所述电容器进行电 连接的电连接部的连接端子，所述冷却体包括：插入部，该插入部供所述电连接部插入；腔 体，该腔体与所述半导体功率模块相对，一个长边与所述插入部相对来供冷却介质流通，且 具有相对的长边以及短边；向该腔体的一个长边侧提供冷却介质的冷却介质提供部；以及 从所述腔体的另一长边侧排出冷却介质的冷却介质排出部。
[0012] 若采用该结构，在上述第一方式的基础上，在冷却体的一个冷却面上设置半导体 功率模块，在另一冷却面上设置平滑用电容器，且在冷却体上形成供将电容器和半导体功 率模块的端子之间连接起来的电连接部插入的插入部，因此能使整体结构小型化。
[0013] 本发明所涉及的功率转换装置的第三方式在于，在所述冷却体的所述腔体内，多 个冷却引脚以及多个叶片的其中一方沿着冷却介质的流通方向排列。 若采用该第三方式，由于腔体内设置有多个冷却引脚以及多个叶片的其中一种，因此 能扩大与冷却介质的接触面积从而高效地进行冷却。
[0014] 本发明所涉及的功率转换装置的第四方式在于，所述冷却体中，将所述腔体的与 所述半导体功率模块相对的面开口，所述半导体功率模块的与所述腔体相对的面上，沿着 冷却介质的流通方向排列有插入到该腔体内的多个冷却引脚以及多个叶片的其中一方。 若采用该第四方式，由于半导体功率模块的底面上形成有冷却引脚和叶片的其中一 方，且其插入到冷却体的腔体内，因此能更高效地对半导体功率模块进行冷却。
[0015] 本发明所涉及的功率转换装置的第五方式在于，包括第一壳体，该第一壳体固定 在所述冷却体上，并包围所述半导体功率模块以及所述安装基板，所述第一壳体上设有将 形成在所述半导体功率模块上的直流连接端子以及交流连接端子与外部设备进行连接的 外部连接端子。 若采用该第五方式，由于在所述冷却体上固定第一壳体，并利用该第一壳体包围半导 体功率模块和安装基板，因此能将半导体功率模块以及安装基板密封，能起到防尘和防水 效果，从而能搭载在汽车等中。
[0016] 本发明所涉及的功率转换装置的第六方式在于，所述第一壳体由以下构件构成： 筒体，该筒体包围所述半导体功率模块以及所述安装基板的侧面，且其一个开放端面固定 有所述冷却体；以及盖体，该盖体将该筒体的所述安装基板侧的另一个开放端面堵住。 若米用该第六方式，由于第一壳体由筒体和盖体构成，因此能在筒体的另一端开放的 状态下，通过将筒体固定于冷却体，来容易地对半导体功率模块与形成于筒体的外部连接 端子进行电连接。并且，在电连接完成的时刻，利用盖体封闭筒体的另一端，从而将内部封 闭。
[0017] 本发明所涉及的功率转换装置的第七方式在于，包括第二壳体，该第二壳体包围 所述电容器，该第二壳体和所述冷却体的与所述第一壳体相反的一侧相连接。 若采用该第七方式，由于用第二壳体包围电容器，因此通过利用热传导率较高的材料 形成第二壳体，从而能利用冷却体并通过第二壳体对电容器的侧面进行冷却。
[0018] 本发明所涉及的功率转换装置的第八方式在于，所述冷却介质提供部从与所述腔 体的一个长边相对的冷却体端面的较该腔体的一个短边更靠外侧的位置向所述腔体的长 边侧提供冷却介质。 若采用该第八方式，由于利用冷却介质提供部从腔体的一个长边侧上较腔体的一个短 边更靠外侧的位置提供冷却介质，因此能防止冷却介质仅沿着一个短边流动，从而能向腔 体的一个长边侧分散提供冷却介质。
[0019] 本发明所涉及的功率转换装置的第九方式在于，所述冷却介质排出部设置在与所 述腔体的另一长边相对的冷却体端面的与所述冷却介质提供部呈对角的位置上，并从该腔 体的另一长边侧排出冷却介质。 若采用该第九方式，能在由冷却介质提供部分散提供给腔体内的冷却介质到达另一长 边侧时，不会因冷却介质排出部而改变流路阻力，从而能集中排出。
[0020] 本发明所涉及的功率转换装置的第十方式在于，在所述腔体与所述冷却介质提供 部以及所述冷却介质排出部之间形成有冷却介质提供侧储液部以及冷却介质排出侧储液 部。 若采用该第十方式，由于从冷却介质提供部提供的冷却介质暂时储存在冷却介质提供 侧储液部中，因此能均匀地将冷却介质提供给腔体的长边侧。同样，由于从腔体的另一长边 排出的冷却介质暂时储存在冷却介质排出侧储液部中，因此腔体的另一长边侧的流路阻力 不会产生偏差，能使腔体内的冷却介质无偏差地均匀流动。
[0021] 本发明所涉及的功率转换装置的第十一方式在于，所述冷却介质提供部在其与所 述冷却介质提供侧储液部之间设有朝向所述腔体的中央部的供给用倾斜通路。 若采用第十一方式，则能利用提供侧倾斜通路在斜向上将冷却介质提供给冷却介质提 供侧储液部，从而能去除压力损耗较大的弯折通路部来降低压力损耗，并能在沿着腔体长 边的冷却介质提供侧储液部中形成均匀的冷却介质流。
[0022] 本发明所涉及的功率转换装置的第十二方式在于，所述冷却介质排出部在其与所 述冷却介质排出侧储液部之间设有从所述腔体的中央部朝向该冷却介质排出部的排出侧 倾斜通路。 若采用该第十二方式，由于从腔体的长边排出的冷却介质会暂时收纳在冷却介质排出 侧储液部中，且之后通过排出侧倾斜通路排出到冷却介质排出部，因此不存在压力损耗较 大的弯折流路部，能降低压力损耗，并能从沿着腔体长边的冷却介质提供侧储液部以均匀 的冷却介质流排出冷却介质。
[0023] 本发明的功率转换装置的第十三方式在于，设有对所述冷却体的冷却介质排出部 附近的温度进行检测的温度检测部。 若采用该第十三方式，由于在冷却介质排出部附近设置温度检测部，因此能根据该温 度检测部所检测出的温度推算半导体温度，能更可靠地对半导体进行过热保护。
[0024] 本发明的功率转换装置的第十四方式在于，设有对所述冷却体的冷却介质提供部 附近的温度进行检测的温度检测部。 若采用该第十四方式，由于在冷却介质提供部附近设置温度检测部，因此能根据该温 度检测部所检测出的温度推算半导体温度，能更可靠地对半导体进行过热保护。 发明效果
[0025] 根据本发明，由于利用冷却介质提供部分散地向与腔体的长边相对的冷却体端部 的腔体的一个长边侧提供冷却介质，因此由冷却介质提供部提供的冷却介质不会集中流动 到腔体的一个短边侧，而能分散提供到腔体长边的整个区域，通过腔体的冷却介质会流向 对角侧的冷却介质排出部。因此，能减少腔体内冷却介质的流速差，并能抑制压力损耗，能 对半导体功率模块进行高效的冷却。

【专利附图】

【附图说明】
[0026] 图1是表示功率转换装置的电路结构的电路图。 图2是表示本发明所涉及的功率转换装置的主要部分的侧视图。 图3是图2的分解立体图。 图4是表示半导体功率模块的内部结构的透视图。 图5是对半导体功率模块的冷却引脚进行表示的底面侧的立体图。 图6是表示冷却体的俯视图。 图7是以假想线表示将半导体功率模块安装到图6的冷却体的状态的冷却引脚设置的 俯视图。 图8是安装了半导体功率模块的状态的腔体的局部剖视图。 图9是表示本发明的实施方式2的冷却体俯视图。 图10是以假想线表示将半导体功率模块安装到图9的冷却体的状态的冷却引脚设置 的俯视图。 图11是以透视状态表示将半导体功率模块安装到图9的冷却体的状态的俯视图。 图12是表示本发明所涉及的功率转换装置的实施方式3的部分剖面侧视图。 图13是图12的分解立体图。 图14是表示图12的变形例的分解立体图。 图15是表示本发明所涉及的功率转换装置的实施方式3的分解立体图。 图16是对半导体功率模块的冷却翅片的变形例进行表示的底面侧的立体图。 图17是表示现有例的分解立体图。 图18是表示现有例的组装状态的侧视图。

【具体实施方式】
[0027] 以下，利用附图，对本发明的实施方式进行说明。 图1是表示功率转换装置的电路结构的电路图，图2是表示本发明所涉及的功率转换 装置的主要部分的主视图，图2是图1的分解立体图。 如图1所示，功率转换装置1的电路结构包括：电池等直流电源Vb、对该直流电源Vb的 直流电进行平滑处理的平滑用电容器C、以及将经电容器C平滑处理后的直流电转换为三 相交流电的逆变器部IN。
[0028] 逆变器部IN在正极侧线路Lp与负极侧线路Ln之间并联连接有：作为半导体开关 元件的绝缘栅双极晶体管（IGBT)UT与XT的串联电路、绝缘栅双极晶体管（IGBT)VT与YT 的串联电路、以及绝缘栅双极晶体管（IGBT)WT与ZT的串联电路。
[0029] 各绝缘栅双极晶体管UT?WT以及XT?ZT分别与续流二极管UD?WD以及XD? ZD反向并联连接。这里，由绝缘栅双极晶体管UT、VT和WT、以及续流二极管UD、VD和WD构 成上臂部UA。由绝缘栅双极晶体管XT、YT和ZT、以及续流二极管XD、YD和ZD构成下臂部 DA。
[0030] 并且，绝缘栅双极晶体管（IGBT) UT与XT的连接点连接至U相交流输出端子TU，绝 缘栅双极晶体管（IGBT) VT与YT的连接点连接至V相交流输出端子TV，绝缘栅双极晶体管 (IGBT)WT与ZT的连接点连接至W相交流输出端子TW。
[0031] 另一方面，如图2和图3所示，功率转换装置1的主要部分的机械结构包括：具有 扁平的立方体壳体2a且构成上述平滑用电容器C的电容器2,该壳体2a具有矩形的上表 面；设置在该电容器2的上表面的冷却体3 ;设置在该冷却体3的上表面且构成上述逆变器 部IN的半导体功率模块4 ;以及放置在该半导体功率模块4上的作为安装基板的印刷布线 基板5。
[0032] 电容器2在壳体2a内内置有例如对塑料薄膜进行层叠而形成的塑料薄膜电容器。 并且，如图2所示，在壳体2a上表面的Y方向的两端面上、分别形成有内螺纹的安装凸缘部 2b和2c突出形成在Y方向上，且在上表面的安装凸缘部2c -侧的X方向的中央部分突出 形成有沿着上方延伸的正负极的外部连接端子板P和N。
[0033] 如图4和图5所示，半导体功率模块4具有：由合成树脂材料构成的壳体4a ;以及 设置在该壳体4a的底面、且由热传导率较高的铝、铝合金、铜等热传导率较高的金属材料 形成的冷却板部4b。如图4所示，该壳体4a内设置有：构成上述逆变器部IN的上臂部UA 的绝缘栅双极晶体管UT?WT以及续流二极管UD?WD ;以及构成下臂部DA的绝缘栅双极 晶体管XT?ZT以及续流二极管XD?ZD。此外，在与后述的冷却体3的冷却介质排出部 15相对的位置设置有温度传感器TS。
[0034] 此外，对于壳体4a的上表面，在一个长边上形成有与电容器2的外部连接端子板 P以及N相连的直流输入端子TP和TN，并且在另一长边上形成有交流输出端子TU、TV以及 Tff〇 这里，构成上臂部UA的绝缘栅双极晶体管XT?WT设置在交流输出端子TU?TW -侧， 续流二极管m)?WD设置在直流输入端子TP和TN -侧。另一方面，构成下臂部DA的绝缘 栅双极晶体管XT?ZT设置在直流输入端子TP和TN -侧，续流二极管XD?ZD设置在交 流输出端子TU?TW-侧。
[0035] 而且，如图4和图5所示，在冷却板部4b的下表面形成有多个作为冷却翅片的冷 却引脚4c。如图4所示，这些冷却引脚4c形成在将内置在壳体4a内的绝缘栅双极晶体管 UT?WT、XT?ZT、以及续流二极管UD?WD、XD?ZD的设置位置包围起来的矩形区域内。 此外，壳体4a的上下表面的四个角上分别形成有供安装螺钉6插入的贯通孔7。另外， 在壳体4a的上表面，在各贯通孔7的内侧突出形成有四根基板支承部8。
[0036] 印刷布线基板5放置在半导体功率模块4的基板支承部8的上表面，并通过向形 成在四个角上的贯通孔9内插入安装螺钉10从而固定在基板支承部8上。该印刷布线基 板5上安装有：驱动电路，该驱动电路形成向内置在半导体功率模块4中的各绝缘栅双极晶 体管UT?WT以及XT?ZT的栅极提供的栅极信号；对各绝缘栅双极晶体管UT?WT以及 XT?ZT进行控制的控制电路；以及向驱动电路和控制电路供电的电源电路等。
[0037] 如图6?图8所示，冷却体3具有例如由铝、铝合金等热传导率较高的金属材料形 成的壳体11。该壳体11在上表面中央部分形成有供半导体功率模块4的多个冷却引脚4c 插入的矩形的开口 12。此外，壳体11内形成有由扁平的长方体状的空间形成的腔体13,该 腔体13供半导体功率模块4的冷却引脚4c插入到开口 12的内侧，且从冷却介质流通的平 面来看呈具有长边LSI、LS2以及短边SSI、SS2的矩形。
[0038] 另外，在壳体11内，在与腔体13的一个长边LSI相对的前端的较腔体13的一个 短边SS2更靠外侧的位置上形成有与腔体13的短边SS2平行的冷却介质提供部14。即，在 不与腔体13的一个长边LSI直接相对的短边SS2的外侧的壳体前端形成有冷却介质提供 部14。
[0039] 此外，在壳体11内，在与腔体13的另一个长边LS2相对的后端的较另一个短边 SS1更靠外侧的位置上形成有具有与腔体13的短边SS1平行的冷却介质通路15a的冷却介 质排出部15。即，在不与腔体13的另一个长边LS2直接相对的短边SS1的外侧的壳体后端 形成有冷却介质提供部14。即，冷却介质提供部14以及冷却介质排出部15形成于腔体13 的对角位置外侧的前端和后端。
[0040] 这里，对于冷却介质，在功率转换装置1搭载于汽车的情况下，使用由作为冷却介 质提供源的散热器提供的防冻液等冷却水形成的液体制冷剂，冷却介质提供部14以及冷 却介质排出部15分别与散热器、制冷剂循环泵等相连。在将功率转换装置1搭载于其它装 置的情况下，冷却介质提供部14以及冷却介质排出部15与任意的冷却介质提供源相连接。
[0041] 此外，在壳体11内、与腔体13的两个长边相对的位置上形成有作为冷却介质提供 侧储液部的提供侧歧管部16、以及作为冷却介质排出侧储液部的排出侧歧管部17。 并且，提供侧歧管部16通过冷却介质通路18与冷却介质提供部14连接。该冷却介质 通路18包括：与冷却介质提供部14连接并沿着壳体11延伸的直线部18a、以及从该直线部 18a的与提供侧歧管部16相对的端部起呈直角弯折并到达提供侧歧管部16的直线部18b。
[0042] 此外，排出侧歧管部17通过冷却介质通路19与冷却介质排出部15连接。该冷却 介质通路19包括：与冷却介质排出部15连接并沿着壳体11延伸的直线部19a、以及从该 直线部19a的与排出侧歧管部17相对的端部起呈直角弯折并到达排出侧歧管部17的直线 部 19b。
[0043] 这里，如图8所示，腔体13的深度形成得比半导体功率模块4上形成的冷却引脚 4c的突出长度略深或相同程度，使得在将半导体功率模块4安装于冷却体3时，腔体13底 部的流路阻力不会变得太小。 此外，如图8所示，提供侧歧管部16形成得比腔体13的深度要深，并在较腔体13更靠 下侧的位置与冷却介质通路18连接。排出侧歧管部17虽未图示，但也与图8同样，形成得 比腔体13的深度要深，并在较腔体13更靠下侧的位置与冷却介质通路19连接。
[0044] 另外，如图8所示，对于壳体11的上表面，在开口 12的周围形成有环状槽20,该环 状槽20内插入有0形环21，利用该0形环21来防止冷却介质从开口 12漏出。并且，在与 壳体11的开口 12的四个角相对应的环状槽20的外侧形成有内螺纹部22。 此外，如图7所示，在与壳体11的腔体13的长边LS2相对的Y方向后端部形成有向前 方延伸的缺口部23,该缺口部23作为供电容器2的外部连接端子板P和N插入的插入部。 另外，在壳体11的Y方向前端和后端上与电容器2的安装凸缘部2b和2c相对的位置形成 有形成了插入孔24a的安装凸缘部24b和24c。
[0045] 并且，在使冷却体3的安装凸缘部24b和24c与电容器2的安装凸缘部2b和2c 相接触的状态下，利用安装螺钉25使电容器2与冷却体3固定。 此外，在将半导体功率模块4的冷却引脚4c插入到冷却体3的开口 12中从而使半导 体功率模块4的下表面与冷却体3的上表面相接触的状态下，通过使安装螺钉6通过半导 体功率模块4的贯通孔7来与冷却体3的内螺纹部22螺合并紧固，从而对冷却体3和半导 体功率模块4进行固定。
[0046] 接着，对上述实施方式1的动作进行说明。 首先，为了对功率转换装置1的主要部分进行组装，首先在电容器2上放置冷却体3,使 得电容器2的外部连接端子板P和N通过冷却体3的缺口部23向上方突出。然后，在使冷 却体3的安装凸缘部23b和23c与电容器2的安装凸缘部2b和2c重合的状态下，从上方 使安装螺钉25通过冷却体3的插入孔3a，来与形成于电容器2的安装凸缘部2b和2c的内 螺纹部2d螺合并紧固。由此，使得电容器2的上表面与冷却体3的下表面紧密固定。
[0047] 接着，或在此之前，将半导体功率模块4放置于冷却体3的上表面，使得其交流输 出端子TU?TW -侧为提供侧歧管部16 -侧，直流输入端子TP和TN -侧为排出侧歧管部 17 -侧，且冷却引脚4c通过冷却体3的开口 12插入到腔体13内。在该状态下，从半导体 功率模块4的上方使安装螺钉6通过半导体功率模块4的贯通孔7与形成于冷却体3的内 螺纹部22螺合并紧固。由此，插入到冷却体3的环状槽20中的0形环21被半导体功率模 块4的下表面挤压而变形，从而防止冷却介质从冷却体3的开口 12漏出。
[0048] 电容器2的外部连接端子板P和N通过导电板CP与半导体功率模块4的直流输 入端子TP和TN进行螺钉固定。 之后，或在此之前，利用安装螺钉10将印刷布线基板5固定在形成于半导体功率模块 4上表面的基板支承部8,该印刷布线基板5安装有对内置在半导体功率模块4中的逆变器 部IN的各绝缘栅双极晶体管UT?WT和XT?ZT进行驱动控制的电源电路、控制电路以及 驱动电路。此时，半导体功率模块4的各绝缘栅双极晶体管UT?WT和XT?ZT的栅极与 安装于印刷布线基板5的驱动电路通过未图示的连接端子电连接。
[0049] 由此，如图2所示，构成了功率转换装置1的主要部分。 然后，使功率转换装置1的收纳部的半导体功率模块4的直流输入端子TP和TN与电 池等直流电源Vb相连，使半导体功率模块4的交流输出端子TU?TW与例如对汽车进行驱 动的电动机相连。 并且，使冷却体3的冷却介质提供部14以及冷却介质排出部15与散热器、制冷剂循环 泵等冷却介质提供源相连。
[0050] 在该状态下，能利用平滑用电容器2来对直流电源Vb的直流电进行平滑处理，从 而将该平滑处理后的直流电提供给内置在半导体功率模块4中的逆变器部IN。然后，利用 安装在印刷布线基板5上的电源电路、控制电路以及驱动电路对内置在半导体功率模块4 中的绝缘栅双极晶体管UT?WT以及XT?ZT进行驱动控制，从而将从半导体功率模块4 的交流输出端子TU?TW输出的三相交流电提供给电动机，从而对电动机进行旋转驱动。
[0051] 此外，在利用电动机进行再生制动的情况下，通过将电动机所产生的交流电提供 给逆变器部IN，并利用控制电路将该逆变器部IN作为整流器进行控制，从而能转换为直流 电并返还给直流电源Vb。 通过如上述那样对半导体功率模块4的绝缘栅双极晶体管UT?WT和XT?ZT进行驱 动，会导致这些绝缘栅双极晶体管UT?WT和XT?ZT中产生热量。
[0052] 然而，形成在半导体功率模块4底面的冷却引脚4c插入到冷却体3的腔体13内。 该腔体13通过提供侧歧管部16以及冷却介质通路18与冷却介质提供部14连接。 因此，提供给冷却体3的冷却介质提供部14的冷却介质通过冷却介质通路18而被提 供给提供侧歧管部16,冷却介质在该提供侧歧管部16中暂时储存后，被提供给腔体13长边 的整个区域。
[0053] S卩，在腔体13内插入了形成在半导体功率模块4底面的多个冷却引脚4c，因此流 路阻力较大。因此，对于从冷却介质提供部14通过冷却介质通路18而提供给提供侧歧管 部16的冷却介质，该冷却介质会行遍提供侧歧管部16的整个区域，导致整个提供侧歧管部 16的压力提高后，冷却介质被提供给腔体13的长边侧。因此，以大致相等的流量和流速在 腔体13的长边的整个区域中提供冷却介质，该冷却介质流向腔体13的短边方向。
[0054] 其结果，腔体13内冷却介质的流速不会产生偏差，冷却介质以大致相等的流速通 过腔体13内。因此，能高效地对半导体功率模块4的冷却引脚4c进行冷却，并能高效地对 半导体功率模块4的各绝缘栅双极晶体管UT?WT和XT?ZT进行冷却。因此，能高效地 抑制半导体功率模块4的温度上升。 同时，由于电容器2的上表面与冷却体3直接接触，因此也能对电容器2的发热进行冷 却。 并且，从腔体13排出的冷却介质暂时储存在排出侧歧管部17中，然后通过冷却介质通 路19从冷却介质排出部15返回到冷却介质提供源。
[0055] 由此，根据上述实施方式1，在冷却体3中，将冷却介质提供部14设置在供半导体 功率模块4的冷却引脚4c插入的腔体13的一个长边侧的较一个短边侧更靠外侧的位置 上，从一个长边侧将提供给该冷却介质提供部14的冷却介质提供给腔体13内，并将从另一 长边侧排出的冷却介质从夹着腔体13与冷却介质提供部14设置在对角位置上的冷却介质 排出部15排出。因此，冷却介质从腔体13的一个长边侧流向另一长边侧、即短边方向，从 而能使腔体13内冷却介质的流速在长边方向的整个区域中均匀化。因此，能利用腔体13 来高效地对内置有半导体开关元件的半导体功率模块4进行冷却。
[0056] 而且，冷却体3中，冷却介质提供部14和冷却介质排出部15设置在二维平面上的 前端及后端的对角位置，没有在冷却体3的上下表面形成突出部，因此能将半导体功率模 块4设置在冷却体3的一个面上，并将平滑用电容器2设置在另一面上，从而能利用一个冷 却体3来高效地对半导体功率模块4以及电容器2双方进行冷却。
[0057] 而且，与半导体功率模块4的绝缘栅双极晶体管UT?WT、XT?ZT以及续流二极 管UD?WD、XD?ZD相对设置的冷却引脚4c直接浸渍到冷却体3的腔体13内。因此，能 直接利用冷却介质对冷却引脚4c进行冷却，并能增大冷却部位的表面积。因此，能更高效 地对半导体功率模块4进行冷却。
[0058] 此外，将作为冷却介质提供侧储液部的提供侧歧管部16设置在冷却体3的腔体13 的一个长边侧，将作为冷却介质排出侧储液部的排出侧歧管部17设置在腔体13的另一长 边侧。因此，能利用提供侧歧管部16来暂时储存冷却介质，从而能在腔体13的长边方向上 以更均匀的流速提供冷却介质。此外，在腔体13的排出侧也能利用排出侧歧管部17来暂 时储存从腔体13的长边方向流出的冷却介质，因此能防止流路阻力在腔体13的排出侧局 部地变大，从而能顺利地排出冷却介质。
[0059] 此外，使电容器2的外部连接端子板P和N通过形成在冷却体3后端侧的缺口部 23并向上方突出，能使外部连接端子板P和N与半导体功率模块4的直流输入端子TP和TN 接近，从而能降低电容器2与半导体功率模块4之间的电气布线的长度，能降低布线电感。 由此，能降低内置于半导体功率模块4的绝缘栅双极晶体管UT?WT和XT?ZT变为截止 状态并切断电流时，绝缘栅双极晶体管UT?WT和XT?ZT所产生的峰值电压的大小。因 此，能减小用于对绝缘栅双极晶体管UT?WT和XT?ZT进行过电压保护的缓冲电路的大 小，或省略缓冲电路，从而有助于整个装置的小型化。
[0060] 此外，在重复使用由冷却介质进行的冷却方式的功率转换装置中，如上述非专利 文献1所记载的那样，相对于冷却介质的温度Tw(°c)的半导体的温度上升幅度ATj-w(K) 取决于冷却介质与半导体之间所存在构件的热阻Rji(K/W)，若将半导体的损耗设为 P(w)，则半导体温度Tj(°C)由下面的数学式表示。 Tj(°C ) = ATj-w⑷+Tw(°C ) =Rj-w(K/ff) XP(ff)+Tw(°C )
[0061] 利用该关系、并出于防止功率转换装置被破坏的目的通过对半导体温度Tj(°C ) 进行推算从而对构成功率转换装置的半导体进行过热保护的方法是已知的。作为半导体的 温度推算方法，例如如日本专利特许第3075303号公报所记载的那样，预先将热阻Rj-W存 储在装置的微机等中，利用微机根据功率转换装置的运行状况来计算半导体损耗P(W)，并 基于上式来计算半导体的温度上升幅度Λ Tj-w(K)。
[0062] 接着，对作为基准的冷却介质的温度Tw(K)进行检测，将计算出的温度上升幅度 Δ Tj-w (K)与检测出的温度Tw (K)相加，从而推算出半导体温度Tj (K)。在该情况下，作为 基准的温度Tw(K)是由温度检测元件即热敏电阻等检测出的值，由于该值是所推算的温度 Tj的基准，因此对冷却介质温度的检测成为重要的因素。
[0063] 在采用上述冷却介质的冷却方式的功率转换装置中，也如上述非专利文献1所记 载的那样，冷却介质排出口与提供口相比，冷却介质的温度Tw更高。因此，将对冷却介质的 温度Tw(K)进行检测的热敏电阻等温度检测元件设置在冷却介质的排出口附近，对排出口 附近的冷却介质的温度Tw(K)进行检测，并基于该检测值，利用上式、推算方法来推算半导 体温度，从而能对半导体进行更可靠的过热保护。
[0064] 另外，热敏电阻等温度传感器TS也可以如图4所示那样设置在半导体功率模块内 部，虽然没有图示，但也可以设置在冷却介质排出口附近的冷却体3的表面等。在使用冷却 介质方式的半导体功率转换装置中，对于半导体的发热，例如在图7中，与平面上传递到半 导体功率模块4的短边方向、长边方向的热量相比，在纵深方向（图中，从纸面的表面向里 的方向相当于纵深方向）上传递的热量明显要大。这是因为冷却介质与半导体之间纵深方 向上的热阻与平面方向的热阻相比足够小。因此，即使将温度传感器设置在半导体功率模 块4内部，只要与半导体保持一定距离，就不会对半导体的发热产生影响，能对冷却介质的 温度进行测定，而且能更可靠地推算半导体的温度，进而对功率转换装置进行过热保护。 [0065] 另外，目前为止，以将温度检测元件设置在冷却介质排出口附近为前提进行了说 明。然而，有时也将上式中、用于推算半导体温度的热阻Rj-w定义为相对于冷却介质提供 部的温度的热阻。在该情况，与其将温度检测元件设置在冷却介质排出口附近，不如设置在 提供口附近，基于检测到的制冷剂温度并利用上式来推算半导体温度。
[0066] 接着，使用图9?图11对本发明的实施方式2进行说明。 该实施方式2使冷却介质顺畅地流入冷却体的腔体并从腔体流出。 艮P，实施方式2的冷却体3在上述实施方式1的图6和图7的结构中，应用将由冷却介 质提供部14提供的冷却介质提供到腔体13的中央部附近的提供侧倾斜通路31来代替冷 却介质提供部14与提供侧歧管部16之间L字型的冷却介质通路18。
[0067] 同样，应用了将由排出侧歧管部17排出的冷却介质从腔体13的中央部附近排出 到冷却介质排出部15的排出侧倾斜通路32来代替冷却介质排出部15与排出侧歧管部17 之间L字型的冷却介质通路19。提供侧倾斜通路31与排出侧倾斜通路32在腔体13的中 央位置呈点对称设置。
[0068] 这里，提供侧倾斜通路31的内侧侧壁形成为从冷却介质提供部14的内侧侧壁朝 向提供侧歧管部16的直线状的倾斜侧壁31a。此外，提供侧倾斜通路31的相反侧的外侧侧 壁利用倾斜侧壁31b以及直线状的侧壁31c形成为折线形（〈字型），该倾斜侧壁31b从 冷却介质提供部14的外侧侧壁起直到腔体13与提供侧歧管部16的右端侧壁的延长线的 交点为止，与倾斜侧壁31a平行地呈直线状延伸，该直线状的侧壁31c从该交点起朝向腔体 13的右侧短边。
[0069] 因此，由冷却介质提供部14提供的冷却介质通过提供侧倾斜通路31被提供给提 供侧歧管部16,而在提供侧歧管部16附近，提供侧倾斜通路31的宽度变大。因此，能以更 大的范围将冷却介质提供给提供侧歧管部16,而且也能可靠地将冷却介质提供给提供侧歧 管部16的右端侧。
[0070] 此时，提供侧倾斜通路31倾斜，无需像上述实施方式1中冷却介质通路18呈L 字型弯曲的情况那样形成压力损耗较大的弯折流路部，因此能大幅降低冷却介质的压力损 耗，从而能顺畅地将冷却介质提供给提供侧歧管部16。 同样，排出侧倾斜通路32的内侧侧壁形成为从排出侧歧管部17朝向冷却介质排出部 15的内侧侧壁的直线状的倾斜侧壁32a。此外，排出侧倾斜通路32的相反侧的外侧侧壁利 用倾斜侧壁32b以及直线状的侧壁32c形成为折线形（〈字型），该倾斜侧壁32b从冷却介 质排出部15的外侧侧壁起直到腔体13与提供侧歧管部16的左端侧壁的延长线的交点为 止、与倾斜侧壁32a平行地呈直线状延伸，该直线状的侧壁32c从该交点朝向腔体13的左 侧短边。
[0071] 因此，排出侧倾斜通路32以较宽的开口部与排出侧歧管部17连接，因此冷却介质 不会滞留在排出侧歧管部17的左端侧，能顺畅地将冷却介质从排出侧歧管部17排出到冷 却介质排出部15。 此时，排出侧倾斜通路32倾斜，无需像上述实施方式1中冷却介质通路19呈L字型弯 曲的情况那样形成压力损耗较大的弯折流路部，因此能大幅降低冷却介质的压力损耗，从 而能顺畅地将冷却介质从排出侧歧管部17排出到冷却介质排出部15。
[0072] 若如上述那样采用上述实施方式2,则除了上述实施方式1的效果以外，由于在冷 却介质提供部14与提供侧歧管部16之间形成了提供侧倾斜通路31，因此没有压力损耗较 大的弯曲通路，能顺畅地将冷却介质提供给提供侧歧管部16。 同样，由于在排出侧歧管部17与冷却介质排出部15之间形成有排出侧倾斜通路32,因 此没有压力损耗较大的弯曲流路部，能降低压力损耗，从而能顺畅地将来自排出侧歧管部 17的冷却介质排出。 由此，能降低冷却介质的提供侧以及排出侧流路的压力损耗，因此能降低提供冷却介 质的冷却介质提供源的制冷剂循环用泵的制冷剂循环能力。
[0073] 此外，在如上述图17所记载的现有例那样在引脚-翅片插入区域102的长边方向 的中央部设置供水口 103和排水口 104的情况下，引脚-翅片插入区域102的长边方向中 央部的流速趋向于变快，左右两侧的流速趋向于变慢。相比于此，在实施方式2中，由于形 成了提供侧倾斜通路31和排出侧倾斜通路32,因此能抑制向腔体13中央的流速，从而能使 腔体13内的流速分布更为均匀。
[0074] 另外，在上述实施方式2中，对冷却介质提供14与提供侧倾斜通路31之间的连结 部、外侧侧壁的倾斜侧壁31b与侧壁31c的连结部具有棱角的情况进行了说明，但通过对各 角部进行倒圆角处理，从而能进一步降低压力损耗。同样，通过对排出侧倾斜通路32与冷 却介质排出部15之间的连结部、外侧侧壁的倾斜侧壁32b与侧壁32c的连结部的各角部进 行倒圆角处理，从而能进一步降低压力损耗。 此外，在上述实施方式2中，对提供侧倾斜通路31以及排出侧倾斜通路32形成为直线 状的情况进行了说明，但并不限于此，也可以形成为弯曲形状。
[0075] 接着，使用图12和图13对本发明的实施方式3进行说明。 在该实施方式3中，用第一壳体覆盖半导体功率模块4。 艮P，如图12和图13所示，在实施方式3中，在冷却体3的上表面设置有第一壳体41，使 其覆盖半导体功率模块4和印刷布线基板5。
[0076] 该第一壳体41形成为与冷却体3相对的下端面开放的箱状。在第一壳体41左右 的侧板部41a和41b的与冷却体3的安装凸缘部24b和24c相对的下端位置上形成有安装 凸缘部41d和41e，该安装凸缘部41d和41e形成有贯通孔41c。此外，在第一壳体41左右 的侧板部41a以及41b的上下方向的中央位置设有交流连接器42以及直流连接器43。
[0077] 冷却体3中，在排出侧歧管部17的后方侧，供电容器2的外部连接端子板P和N 插入的端子板插入孔24d贯穿壳体11而形成。电容器2在外部连接端子板P和N插入到 冷却体3的端子板插入孔24d内、且其前端从冷却体3的上表面突出并与半导体功率模块4 的直流输入端子TP以及TN相对的状态下，通过设置在电容器2的上表面外周部的密封构 件来与冷却体3的下表面紧密接合设置。
[0078] 此外，第一壳体41的交流连接器42通过三个连接电缆44a来与半导体功率模块 4的交流输出端子TU、TV以及TW连接。此外，直流连接器43通过两根连接电缆44b来与 电容器2的外部连接端子板P和N相连，该外部连接端子板P和N通过导电板CP分别与半 导体功率模块4的直流输入端子TP和TN相连。
[0079] 并且，第一壳体41夹着未图示的密封构件放置在冷却体3的上表面。该状态下， 使安装螺钉25从安装凸缘部41d和41e的上方插入贯通孔41c，并通过冷却体3的插入孔 24a，然后与电容器2的安装凸缘部2b和2c的内螺纹部2d螺合并紧固，由此在内部密封的 状态下将第一壳体41固定于冷却体3,并在利用密封材料密封其外周部的密封状态下将电 容器2固定于冷却体3。
[0080] 若采用该实施方式3,由于利用第一壳体41在密封状态下覆盖半导体功率模块4 以及印刷布线基板5,因此能起到防尘以及防水效果，能搭载到汽车等中。此时，电容器2在 外周部通过密封材料从而紧密接合设置在冷却体3的下表面侧，电容器2的外部连接端子 板P和N通过冷却体3的端子板插入孔24d，然后在冷却体3的第一壳体41内的上表面侧 突出。因此，通过密封构件将电容器2设置在冷却体3的下表面侧，并同样通过密封构件将 第一壳体41设置在冷却体3的上表面侧。并且，通过利用安装螺钉25将第一壳体41固定 于电容器2的安装凸缘部2b以及2c，使得第一壳体41的内部处于密封状态。
[0081] 因此，第一壳体41内部的空气也被冷却体3冷却，从而也能从外部在第一壳体41 内对半导体功率模块4以及印刷布线基板5进行冷却，能进一步提高冷却效率。 此时，通过设置将印刷布线基板5与冷却体3连接起来的由铝、铝合金、铜等热传导率 较高的材料形成的连接构件，从而能对设置在印刷布线基板5上的发热电路元器件进行冷 却。因此，能更高效地对印刷布线基板5进行冷却。
[0082] 另外，在上述实施方式3中，对设置将半导体功率模块4以及印刷布线基板5包围 起来的第一壳体41的情况进行了说明，但并不限于此，也可以如图14所示，设置与电容器 2的侧面和底面紧密接合并对其进行覆盖的第二壳体51。 在该情况下，第二壳体51利用铝、铝合金、铜等热传导率较高的金属材料形成为与电 容器2相对的上表面开放的箱状。该第二壳体51左右的侧板部51a和51b形成有对电容 器2的安装凸缘部2b和2c进行收纳的凸缘收纳部51c以及51d。上述凸缘收纳部51c和 51d的底部形成有内螺纹部51e。此外，第二壳体51中，前后的侧板部51f和51g的外表面 的下部侧形成有安装凸缘部51h和5Π 。
[0083] 并且，从第二壳体51的开放上表面插入电容器2,将电容器2的安装凸缘部2b和 2c收纳到凸缘收纳部51c和51d中。在该状态下将冷却体3放置在电容器2的上表面。此 后，或者在此之前，将冷却引脚4c插入该冷却体3的开口 12内，从而放置半导体功率模块 4,此后，或者在此之前，在半导体功率模块4的上表面侧放置印刷布线基板5。
[0084] 最后，通过密封构件将第一壳体41设置在冷却体3的上表面，使其覆盖半导体功 率模块4和印刷布线基板5,然后将安装螺钉25从上表面插入第一壳体41的安装凸缘部 41d和41e的贯通孔41c。使该安装螺钉25通过冷却体3的安装凸缘部24b和24c的插入 孔24a，通过电容器2的安装凸缘部2b和2c的贯通孔2d，并与第二壳体51的凸缘收纳部 51c和51d的内螺纹部51e螺合并紧固，从而将第二壳体51、电容器2、冷却体3以及第一壳 体41固定为一体从而构成功率转换装置1。
[0085] 若采用该结构，由于以密接状态将电容器2设置在固定于冷却体且由热传导率较 高的金属材料形成的第二壳体51内，因此不仅是电容器2的上表面，也能利用第二壳体51 对侧面以及底面进行冷却，从而能更高效地对电容器2进行冷却。
[0086] 接着，使用图15对本发明的实施方式4进行说明。 本实施方式4将冷却体与第一壳体的一部分一体化。 艮P，在实施方式4中，利用例如压铸铝、铸造等使构成上述第一壳体41的一部分的方 筒体45与冷却体3形成为一体。该方筒体45的左右侧面的上端部突出形成有安装凸缘部 45a和45b。上述安装凸缘部45a和45b上分别形成有内螺纹部45c。
[0087] 此外，以可拆卸的方式设置有盖体46,并使其封闭方筒体45的上端。该盖体46的 左右端部的与方筒体45的安装凸缘部45a和45b相对的位置上形成有安装凸缘部46a和 46b。上述安装凸缘部46a和46b分别形成有上下贯通的贯通孔46c。 并且，通过未图示的密封构件将盖体46放置在方筒体45的上表面。在该状态下，使安 装螺钉47从盖体46的安装凸缘部46a和46b的上方通过贯通孔46c，然后与方筒体45的 安装凸缘部45a和45b的内螺纹部45c螺合并紧固，从而将盖体46固定到方筒体45上。
[0088] 若采用该实施方式4,则在直接设置在冷却体3上的方筒体45的上端开放的状态 下，将第二壳体51安装到冷却体3的下端侧，该第二壳体51与电容器2的侧面紧密接合且 将电容器2收纳在第二壳体51中。对于该第二壳体51的安装，在将电容器2的外部连接 端子板P和N插入到冷却体3的方孔26内并使外部连接端子板P和N的前端在冷却体3 的上表面突出的状态下，利用安装螺钉25对冷却体3和第二壳体51进行固定。
[0089] 然后，通过冷却体3的开口 12将功率半导体模块4的冷却引脚4c插入到腔体13 内从而将半导体功率模块4放置在冷却体3的上表面，并利用安装螺钉6将该半导体功率 模块4固定于冷却体3。此后，或在此之前，利用安装螺钉10将印刷布线基板5固定在半导 体功率模块4上。 接着，使电容器2的外部连接端子板P和N与半导体功率模块4的直流输入端子TP和 TN、以及设置于方筒体45的直流连接器43电连接，并使半导体功率模块4的交流输出端子 TU、TV和TW与设置于方筒体45的交流连接器42电连接。
[0090] 最后，通过未图示的密封构件将盖体46放置在方筒体45的上端，并通过安装螺钉 47进行固定。 若米用本实施方式4,由于方筒体45与冷却体3形成为一体，因此该方筒体45起到散 热器的作用，能高效地对由该方筒体45以及盖体46构成的第一壳体41内所密封的空气进 行冷却，并能对安装了发热电路元器件的印刷布线基板5进行冷却。
[0091] 此外，由于构成第一壳体41 一部分的方筒体45与冷却体3形成为一体，因此与单 独构成第一壳体41的情况相比，能容易地构成第一壳体41。 另外，在上述实施方式1?4中，对在半导体功率模块4上形成冷却引脚4c的情况进 行了说明，但并不限于此，也可以如图16所示，平行地设置从腔体13的一个长边侧朝向另 一长边侧的冷却叶片61。
[0092] 此外，上述实施方式1?4中对设置在半导体功率模块4上的印刷布线基板5为1 枚的情况进行了说明，但并不限于此，在安装的电路元器件较多的情况下，可以隔着规定间 隔设置2枚或3枚以上的印刷布线基板。该情况下，例如以规定间隔设置安装有构成驱动 电路的电路兀器件的驱动电路基板、安装有构成控制电路的电路兀器件的控制电路基板、 以及安装有构成电源电路的电路元器件的电源电路基板这3枚。并且，对于安装发热电路 元器件的控制电路基板以及电源电路基板，利用固定在冷却体3上的、由铝、铝合金、铜等 热传导率较高的金属材料形成的导热支承板部并经由导热构件来进行支承。优选通过利 用固定在冷却体3上表面的导热支承侧板部对导热支承板部进行支承，来构成经由导热构 件、导热支承板部以及导热支承板部的散热路径。
[0093] 此外，在上述实施方式1?4中对在冷却体3的左端侧设置冷却介质提供部14、在 右端侧设置冷却介质排出部15的情况进行了说明，但并不限于此，也可以采用将冷却介质 提供部14作为冷却介质排出部15、将冷却介质排出部15作为冷却介质提供部14这样以相 反的关系来设置。另外，也可以将冷却介质提供部14和冷却介质排出部15设置成相对于 与通过腔体13中心的与Y轴平行的线呈线对称。总而言之，只要将冷却介质提供部14以 及冷却介质排出部15相对于腔体13设置在对角位置即可。
[0094] 此外，在上述实施方式1?4中对在半导体功率模块4上设置冷却引脚4c或冷却 叶片61的情况进行了说明，但并不限于此，也可以省略冷却引脚或冷却叶片，并省略冷却 体3的开口 12,使半导体功率模块4的壳体4a直接与冷却体3相接触。另外，也可以在腔 体13内使冷却引脚或冷却叶片与开口 12的上表面相等或略微突出地设置，并使半导体功 率模块4的底面与上述冷却引脚或冷却叶片相接触。
[0095] 此外，在上述实施方式1?4中，对形成于冷却体3的腔体13从俯视观察时为矩 形的情况进行了说明，但并不限于此，长边LSI、LS2以及短边SSI、SS2并不一定要采用直 线，能够采用圆弧状、三角波状、波形状等任意形状。此外，平面形状除了矩形以外，也能形 成为平行四边形、菱形等。 此外，上述实施方式1?4中对采用液体制冷剂作为冷却制冷剂的情况进行了说明，但 也可以采用气体制冷剂。 工业上的实用性
[0096] 根据本发明，利用冷却介质提供部使冷却介质分散地提供到与腔体的长边相对的 冷却体端部的腔体的一个长边侧，因此能减小腔体内冷却介质的流速差，并抑制压力损耗， 能对半导体功率模块进行高效的冷却，并能提供小型化的功率转换装置。 标号说明
[0097] 1 功率转换装置 2 电容器 3 冷却体 4 半导体功率模块 4c冷却引脚 5 印刷布线基板 11壳体 12开□ 13腔体 14冷却介质提供部 15冷却介质排出部 16提供侧歧管部（冷却介质提供侧储液部） 17 排出侧歧管部（冷却介质排出侧储液部） 18、19流体通路 31 提供侧倾斜通路 32 排出侧倾斜通路 41 第一壳体 42 交流连接器 43 直流连接器 45 方筒体 45 盖体 51 第二壳体 61 冷却叶片
【权利要求】
1. 一种功率转换装置，其特征在于，包括：半导体功率模块；以及 冷却体，该冷却体设置在所述半导体功率模块的一面侧，对该半导体功率模块进行冷 却， 所述冷却体包括：腔体，该腔体与所述半导体功率模块安装位置相对设置，供冷却介质 流通，并具有相对的长边以及短边；向该腔体的一个长边侧提供冷却介质的冷却介质提供 部；以及从所述腔体的另一长边侧排出冷却介质的冷却介质排出部。
2. -种功率转换装置，其特征在于，包括：对直流功率进行平滑处理的电容器； 将经由该电容器平滑处理后的直流功率转换为交流功率的矩形的半导体功率模块；以 及 冷却体，该冷却体的一个冷却面上设置所述半导体功率模块，另一个冷却面上设置所 述电容器，该冷却体对所述半导体功率模块以及所述电容器进行冷却， 所述半导体功率模块在与所述冷却体相反侧的矩形面一侧的其中一个长边侧具有连 接与所述电容器进行电连接的电连接部的连接端子， 所述冷却体包括：插入部，该插入部供所述电连接部插入；腔体，该腔体与所述半导体 功率模块相对，一个长边与所述插入部相对来供冷却介质流通，且具有相对的长边以及短 边；向该腔体的一个长边侧提供冷却介质的冷却介质提供部；以及从所述腔体的另一长边 侧排出冷却介质的冷却介质排出部。
3. 如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，在所述冷却体的所述腔体内， 多个冷却引脚以及多个叶片的其中一方沿着冷却介质的流通方向排列。
4. 如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，所述冷却体中，将所述腔体的 与所述半导体功率模块相对的面开口，所述半导体功率模块的与所述腔体相对的面上，沿 着冷却介质的流通方向排列有插入到该腔体内的多个冷却引脚以及多个叶片的其中一方。
5. 如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，包括第一壳体，该第一壳体固 定在所述冷却体上，并包围所述半导体功率模块以及所述安装基板，该第一壳体上设有将 形成在所述半导体功率模块上的直流连接端子以及交流连接端子与外部设备进行连接的 外部连接端子。
6. 如权利要求5所述的功率转换装置，其特征在于，所述第一壳体由以下构件构成：筒 体，该筒体包围所述半导体功率模块以及所述安装基板的侧面，且其一个开放端面固定于 所述冷却体上；以及盖体，该盖体将该筒体的所述安装基板侧的另一个开放端面堵住。
7. 如权利要求5所述的功率转换装置，其特征在于，包括第二壳体，该第二壳体包围所 述电容器，该第二壳体和所述冷却体的与所述第一壳体相反的一侧相连接。
8. 如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，所述冷却介质提供部从与所述 腔体的一个长边相对的冷却体端面的较该腔体的一个短边更靠外侧的位置向所述腔体的 长边侧提供冷却介质。
9. 如权利要求8所述的功率转换装置，其特征在于，所述冷却介质排出部设置在与所 述腔体的另一长边相对的冷却体端面的与所述冷却介质提供部呈对角的位置，并从该腔体 的另一长边侧排出冷却介质。
10. 如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，在所述腔体与所述冷却介质 提供部以及所述冷却介质排出部之间形成有冷却介质提供侧储液部以及冷却介质排出侧 储液部。
11. 如权利要求10所述的功率转换装置，其特征在于，所述冷却介质提供部在其与所 述冷却介质提供侧储液部之间设有朝向所述腔体的中央部的供给用倾斜通路。
12. 如权利要求10所述的功率转换装置，其特征在于，所述冷却介质排出部在其与所 述冷却介质排出侧储液部之间设有从所述腔体的中央部朝向该冷却介质排出部的排出侧 倾斜通路。
13. 如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，设有对所述冷却体的冷却介 质排出部附近的温度进行检测的温度检测部。
14. 如权利要求1或2所述的功率转换装置，其特征在于，设有对所述冷却体的冷却介 质提供部附近的温度进行检测的温度检测部。
【文档编号】H01L25/18GK104067502SQ201380005457
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年1月17日 优先权日:2012年3月21日
【发明者】小高章弘, 田中泰仁, 柴田美里 申请人:富士电机株式会社