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JP2011018847A - Power module with cooling device - Google Patents

Power module with cooling device Download PDF

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JP2011018847A
JP2011018847A JP2009163870A JP2009163870A JP2011018847A JP 2011018847 A JP2011018847 A JP 2011018847A JP 2009163870 A JP2009163870 A JP 2009163870A JP 2009163870 A JP2009163870 A JP 2009163870A JP 2011018847 A JP2011018847 A JP 2011018847A
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power module
cooling
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Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide, as a power module which cools a power semiconductor element etc., by a cooling device, a power module with a cooling device having a wiring structure that can be made compact as the module while maintaining cooling capability thereof.SOLUTION: The power module with the cooling device 11 exchanges heat between a power component 10 mounted on the cooling device 11 and a refrigerant flowing in a cooling passage 11A in the cooling device 11. The power module includes a block 11B which is provided on one surface orthogonal to a mounting surface of the cooling device 11 for the power component 10 so as to block one side face of the cooling passage 11A, and made of an insulating resin, and a resin layer which is led out of the block 11B so as to crosses in the cooling passage 11A parallel to the mounting surface for the power component 10, and made of an insulating resin. Bus bars P, N, U and W as a power supply line of the power component 10 are led out of the cooling device 11 from the block 11B through inside the resin layer.

Description

本発明は、電力用半導体素子などパワー部品が搭載されたパワーモジュールを冷却装置により冷却する冷却装置付きパワーモジュールに関し、特に当該モジュールの小型化を図る上で有益な配線構造の改良に関する。   The present invention relates to a power module with a cooling device that cools a power module on which a power component such as a power semiconductor element is mounted by a cooling device, and particularly relates to an improvement of a wiring structure that is useful for downsizing the module.

周知のように、ハイブリッド車や電気自動車などの車両には、複数のモータやそれらモータに電力変換を行なった駆動用電流を供給するインバータ等からなる複数のパワーモジュールが設けられている。このうち、特にインバータを構成するパワーモジュールはIGBT(絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ)などの電力用半導体素子を有して構成されていることが多く、それら電力用半導体素子のスイッチング制御に基づき直流電力が例えば三相交流電力に変換されてモータに供給される。   As is well known, a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle is provided with a plurality of power modules including a plurality of motors and inverters for supplying a driving current obtained by performing power conversion on these motors. Of these, in particular, power modules that constitute inverters are often configured to include power semiconductor elements such as IGBTs (insulated gates, bipolar transistors), and DC power is based on switching control of these power semiconductor elements. Is converted into, for example, three-phase AC power and supplied to the motor.

一方、電力用半導体素子は、そこに流れる電流量に応じて発熱し、それ自身の温度が上昇するようになる。このため、素子温度がその動作保証温度に維持されるように、こうしたモジュールには通常、半導体素子の温度上昇を抑制する放熱装置や冷却装置が設けられている。そして、特に車両においては、限られたスペースの有効活用などを目的として、このような冷却装置を有するパワーモジュールもその小型化が求められている。   On the other hand, the power semiconductor element generates heat according to the amount of current flowing therethrough, and its own temperature rises. For this reason, such a module is usually provided with a heat radiating device and a cooling device for suppressing the temperature rise of the semiconductor element so that the element temperature is maintained at the operation guaranteed temperature. In particular, in a vehicle, the power module having such a cooling device is required to be downsized for the purpose of effectively utilizing a limited space.

こうした実情から、冷却装置を有するパワーモジュールを小型化する技術については従来から種々提案されており、特許文献1にはそのような技術の一例が提案されている。この特許文献1に記載の冷却装置付きパワーモジュールでは、裏面に絶縁膜の形成されたバスバー上に電力用半導体素子を接合し、同バスバーの裏面を冷媒としての冷却水により冷却するようにしている。これにより、電力用半導体素子が搭載されたパワーモジュール自身の冷却に併せて、同モジュールに搭載される電力用半導体素子の設置スペースもその縮小が図られるようになる。   Under such circumstances, various techniques for reducing the size of a power module having a cooling device have been proposed, and Patent Document 1 proposes an example of such a technique. In the power module with a cooling device described in Patent Document 1, a power semiconductor element is joined to a bus bar having an insulating film formed on the back surface, and the back surface of the bus bar is cooled by cooling water as a refrigerant. . As a result, in conjunction with cooling of the power module itself on which the power semiconductor element is mounted, the installation space for the power semiconductor element mounted on the module can be reduced.

特開2000−315757号公報JP 2000-315757 A

しかしながら、特許文献1に記載の装置のパワーモジュールにあっては、そのバスバーが放熱を目的とする構造を有していないため、それを介して行なわれる電力用半導体素子の放熱も、効率面での課題が無視できない。また、バスバー自身が冷却されるとはいえ、そこを流れる電流量に応じてバスバー自身の温度も上昇するため、このようなバスバーの上に設けられている電力用半導体素子に対する冷却能力の低下も避けられない。すなわち、配線構造も含めて、バスバーを利用した電力用半導体素子の搭載態様そのものに改良の余地を残すものとなっている。   However, in the power module of the device described in Patent Document 1, since the bus bar does not have a structure for heat dissipation, heat dissipation of the power semiconductor element performed through the bus bar is also efficient. Cannot be ignored. In addition, although the bus bar itself is cooled, the temperature of the bus bar itself increases according to the amount of current flowing therethrough, so that the cooling capacity of the power semiconductor element provided on the bus bar is also reduced. Inevitable. That is, there is room for improvement in the mounting mode itself of the power semiconductor element using the bus bar including the wiring structure.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力用半導体素子などを冷却装置により冷却させるパワーモジュールにおいてその冷却能力を維持しつつ当該モジュールとしての小型化をも併せて図ることのできる配線構造を有する冷却装置付きパワーモジュールを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to reduce the size of the module while maintaining its cooling capability in a power module that cools power semiconductor elements and the like by a cooling device. Another object is to provide a power module with a cooling device having a wiring structure that can be achieved together.

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、冷却装置に搭載された電力用半導体素子と冷却装置内の冷却通路を流れる冷媒との間で熱交換が行われる冷却装置付きパワーモジュールであって、前記冷却装置の前記電力用半導体素子の搭載面と直交する一面に前記冷却通路の一側面を塞ぐ態様にて設けられた絶縁性樹脂からなるブロック部と、前記冷却通路内を前記電力用半導体素子の搭載面と平行に横断する態様で前記ブロック部から導出された同じく絶縁性樹脂からなる中間層部とを備え、前記電力用半導体素子の電力供給線となる配線が、前記ブロック部から前記中間層部の内部を介して前記冷却装置の外部へと引き出されてなることを要旨とする。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a power module with a cooling device in which heat is exchanged between a power semiconductor element mounted on the cooling device and a refrigerant flowing through a cooling passage in the cooling device. A block portion made of an insulating resin provided in such a manner that one side surface of the cooling device perpendicular to the mounting surface of the power semiconductor element is closed on the side surface of the cooling passage; An intermediate layer portion made of the same insulating resin derived from the block portion in a manner crossing in parallel with the mounting surface of the power semiconductor element, and a wiring serving as a power supply line of the power semiconductor element is the block The gist of the present invention is that it is drawn out from the part to the outside of the cooling device through the inside of the intermediate layer part.

このような構成によれば、配線が冷却通路の内部を横断するかたちに通るため冷却装置の電力用半導体素子の搭載面、すなわちパワーモジュールの表面や上部においてそれらの配線スペースが削減されてパワーモジュールとしても小型化される。なお発熱量の多い電力用半導体素子であれ、同電力用半導体素子は従来通り放熱フィンなどの放熱部を介して冷却装置により好適に冷却されるので、その冷却性能は維持される。   According to such a configuration, since the wiring passes through the inside of the cooling passage, the wiring space is reduced on the mounting surface of the power semiconductor element of the cooling device, that is, on the surface or upper part of the power module. It is also downsized. In addition, even if it is a power semiconductor element with much calorific value, since the power semiconductor element is suitably cooled by a cooling device through a heat radiating portion such as a heat radiating fin as usual, its cooling performance is maintained.

また、パワーモジュールに設置された電力用半導体素子にはその上部に結線作業などのための作業スペースが必要とされるが、配線が冷却通路を通ることにより、同作業スペースの一部が配線により占拠されることが抑制されるとともに、同作業スペースの減少を防ぐために確保する配線スペースを省スペース化することができるようにもなる。これにより、電力用半導体素子への作業なども容易とされるとともに、パワーモジュール表面における電力用半導体素子の配置が配線にとらわれないなどその自由度が高められるようにもなり、このような冷却装置付きパワーモジュールの実施が容易とされるようになる。   In addition, the power semiconductor element installed in the power module requires a work space for wiring work on the upper part. However, when the wiring passes through the cooling passage, a part of the work space is wired. Occupancy is suppressed, and the wiring space secured to prevent the work space from being reduced can be saved. As a result, the work on the power semiconductor element is facilitated, and the degree of freedom is increased such that the arrangement of the power semiconductor element on the surface of the power module is not restricted by the wiring. Implementation of the attached power module is facilitated.

さらに、配線が冷却されることにより、流れる電流に応じて生じる発熱に伴う温度上昇が抑制され、その温度上昇に伴って生じる抵抗値の上昇なども抑制される。すなわち温度上昇が抑制されることにより配線は、単位面積あたりに流せる電流量が増加して断面積の小面積化が図られるようになり、それ自身の占有するスペースの省スペース化も図られるようになる。例えば、配線の断面積は、流したい最大電流量と発熱に伴う溶断電流とに基づいて定められるが、温度上昇の抑制により増加する溶断電流量に対応して必要とされる面積が小さくなる。これによっても冷却装置付きパワーモジュールの小型化が図られるようになる。   Further, by cooling the wiring, a temperature rise due to heat generation generated according to the flowing current is suppressed, and a resistance value increase caused by the temperature rise is also suppressed. In other words, by suppressing the temperature rise, the wiring can increase the amount of current that can flow per unit area, and the cross-sectional area can be reduced, and the space occupied by itself can also be saved. become. For example, although the cross-sectional area of the wiring is determined based on the maximum amount of current to flow and the fusing current accompanying heat generation, the area required for the amount of fusing current that increases due to the suppression of temperature rise is reduced. This also makes it possible to reduce the size of the power module with a cooling device.

また、冷却通路には中間層部が冷媒の流通を制御するために形成されることも多くあり、そのような中間層部を配線配置に利用することで、配線の配置を容易にするとともに、配線に要するスペースの一層の省スペース化が図られるようになる。   Further, in the cooling passage, an intermediate layer portion is often formed to control the circulation of the refrigerant, and by using such an intermediate layer portion for wiring arrangement, wiring arrangement is facilitated, Space required for wiring can be further reduced.

さらに、配線は、絶縁性を有する中間層部により絶縁されるので、冷媒が冷却水など導電性を有する場合であれ、冷却通路内を横断することができるようになり、冷却装置付きパワーモジュールとしてその自由度が高められる。   Furthermore, since the wiring is insulated by the intermediate layer portion having insulation properties, it becomes possible to traverse the inside of the cooling passage even when the refrigerant has conductivity such as cooling water, as a power module with a cooling device. The degree of freedom is increased.

また、冷却装置は樹脂材料から形成されることも多く、中間層部を冷却装置の形成時に一体形成するようにすれば、同中間層部の形成も容易となる。これにより、中間層部の内部に配置される配線も容易となる。   Further, the cooling device is often formed from a resin material, and if the intermediate layer portion is integrally formed when the cooling device is formed, the intermediate layer portion can be easily formed. As a result, wiring disposed inside the intermediate layer portion is also facilitated.

請求項2に記載の発明は、前記中間層部は、前記冷却通路を前記電力用半導体素子の搭載面と平行方向に分割する態様で前記ブロック部から導出されてなることを要旨とする。
この構成によるように、冷却通路は中間層部により搭載面の平行方向に分割される場合であれ、配線は同中間層部の内部に配置されて冷却通路内を横断することができる。これにより、中間層部の内部に配置される配線の配置の自由度も高められるようになる。
The invention according to claim 2 is characterized in that the intermediate layer portion is led out from the block portion in a mode in which the cooling passage is divided in a direction parallel to a mounting surface of the power semiconductor element.
According to this configuration, even if the cooling passage is divided by the intermediate layer portion in the direction parallel to the mounting surface, the wiring can be disposed inside the intermediate layer portion and traverse the cooling passage. Thereby, the freedom degree of arrangement | positioning of the wiring arrange | positioned inside an intermediate | middle layer part can also be raised.

請求項3に記載の発明は、前記電力用半導体素子の電力供給線として前記ブロック部から前記中間層部の内部を介して引き出される配線が、板状の導電性金属材料からなるバスバーであることを要旨とする。   According to a third aspect of the present invention, the wiring drawn out from the block portion through the inside of the intermediate layer portion as a power supply line of the power semiconductor element is a bus bar made of a plate-like conductive metal material. Is the gist.

通常バスバーは、大電流を流すことのできる断面積を確保するため板状の金属材料などにより形成されているが、金属板であることや、安全確保のための絶縁距離が必要なことなどから、その配置の自由度が高くない。   Usually, the bus bar is made of a plate-like metal material to ensure a cross-sectional area through which a large current can flow, but because it is a metal plate and an insulation distance is required to ensure safety, etc. , The degree of freedom of its arrangement is not high.

このような構成によれば、配線としてのバスバーを冷却装置の内部に配線してパワーモジュール表面などの配線スペースを縮小することでモジュール上の電力用半導体素子などの配置の自由度が高められる。また、バスバーと作業スペースとの干渉のおそれも軽減される。   According to such a configuration, the bus bar as the wiring is wired inside the cooling device to reduce the wiring space such as the surface of the power module, thereby increasing the degree of freedom of arrangement of the power semiconductor elements and the like on the module. In addition, the risk of interference between the bus bar and the work space is reduced.

請求項4に記載の発明は、前記中間層部には温度センサが一体に設けられてなることを要旨とする。
このような構成によれば、中間層部に温度センサを設けることによって冷却水の温度調整が精度よく行えるようになり、各電力用半導体素子や各配線の温度を高い精度で管理することができるようになる。これにより、パワーモジュールとしての信頼性が高められるようになる。
The gist of the invention described in claim 4 is that the intermediate layer portion is integrally provided with a temperature sensor.
According to such a configuration, the temperature of the cooling water can be accurately adjusted by providing the temperature sensor in the intermediate layer portion, and the temperature of each power semiconductor element and each wiring can be managed with high accuracy. It becomes like this. Thereby, the reliability as a power module comes to be improved.

請求項5に記載の発明は、前記電力用半導体素子として直流電力を交流電力に変換するインバータを構成する複数の素子が前記冷却装置に一括搭載されてなり、当該インバータの母線および変換された相電流が流れる電流線が前記電力用半導体素子の電力供給線として前記ブロック部から前記中間層部の内部を介して引き出されてなることを要旨とする。   According to the fifth aspect of the present invention, a plurality of elements constituting an inverter that converts DC power into AC power as the power semiconductor element are collectively mounted on the cooling device, and the bus of the inverter and the converted phase The gist is that a current line through which a current flows is drawn out from the block part through the inside of the intermediate layer part as a power supply line of the power semiconductor element.

このような構成によれば、インバータを構成する発熱量の多い電力用半導体素子はそれらが一括搭載される冷却装置にて冷却され、それら電力用半導体素子に接続される各電力供給線も冷却装置にて冷却されることでインバータとしての冷却性能が維持されるようになる。これにより、インバータとして、パワーモジュール上の配線スペースが減少されて小型化が図られるようになる。   According to such a configuration, the power semiconductor elements that generate a large amount of heat constituting the inverter are cooled by the cooling device in which they are collectively mounted, and each power supply line connected to the power semiconductor elements is also cooled by the cooling device. The cooling performance as an inverter is maintained by being cooled at. Thereby, as an inverter, the wiring space on a power module is reduced and size reduction is attained.

請求項6に記載の発明は、前記インバータを構成する電力用半導体素子が絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタと該トランジスタに逆並列接続されたダイオードとを含むことを要旨とする。   The gist of the invention described in claim 6 is that the power semiconductor element constituting the inverter includes an insulated gate bipolar transistor and a diode connected in antiparallel to the transistor.

この構成によるように、インバータにIGBT(絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ)と同IGBTの保護用などのダイオードとを有する電力用半導体素子が用いられる場合であれ、その温度上昇が抑制されて、その温度が動作保証温度に維持されるようになる。   Even if a power semiconductor device having an IGBT (insulated gate bipolar transistor) and a diode for protecting the IGBT is used for the inverter as in this configuration, the temperature rise is suppressed and the temperature is reduced. Is maintained at the guaranteed operating temperature.

請求項7に記載の発明は、前記冷却装置は前記ブロック部を挟んで対称に設けられてなり、前記電力用半導体素子は、それらブロック部を挟んだ冷却装置の両方に搭載されてなることを要旨とする。   The invention according to claim 7 is that the cooling device is provided symmetrically with the block portion interposed therebetween, and the power semiconductor element is mounted on both of the cooling devices with the block portion interposed therebetween. The gist.

この構成によるように、配線の集中配置されたブロック部を挟んで電力用半導体素子を配置することにより、それら配線が複数の電力用半導体素子に共用されることでパワーモジュール全体としての配線長を短くすることができるようになる。   According to this configuration, by arranging the power semiconductor elements across the block portion where the wirings are concentratedly arranged, the wiring length of the entire power module can be increased by sharing these wirings with a plurality of power semiconductor elements. It can be shortened.

請求項8に記載の発明は、前記電力用半導体素子は、前記中間層部の設けられた冷却通
路を挟んで前記冷却装置の両面に搭載されてなることを要旨とする。
このような構成によれば、冷却装置の両面に電力用半導体素子が配置されるので、冷却装置の表面を効率よく利用することができるようになる。また、冷却装置の両面にインバータを設けるような場合、冷却装置の内部に配置された配線の一部を共用することができるようにもなり、配線スペースのより一層の省スペース化が図られるようにもなる。
The gist of the invention described in claim 8 is that the power semiconductor element is mounted on both surfaces of the cooling device across a cooling passage provided with the intermediate layer portion.
According to such a configuration, since the power semiconductor elements are arranged on both sides of the cooling device, the surface of the cooling device can be used efficiently. In addition, when inverters are provided on both sides of the cooling device, a part of the wiring arranged inside the cooling device can be shared, so that the wiring space can be further saved. It also becomes.

本発明に係る冷却装置付きパワーモジュールを具体化した一実施形態についてその斜視構造を示す斜視図。The perspective view which shows the perspective structure about one Embodiment which actualized the power module with a cooling device which concerns on this invention. 同実施形態のパワーモジュールに搭載されるパワー部品(電力用半導体素子)の正面構造を示す正面図。The front view which shows the front structure of the power components (power semiconductor element) mounted in the power module of the embodiment. 同実施形態のパワーモジュールにおけるバスバーの配線構造を示す斜視図。The perspective view which shows the wiring structure of the bus bar in the power module of the embodiment. 同実施形態のパワーモジュールについて図1の4−4線に沿った断面構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the cross-sectional structure along line 4-4 of FIG. 1 about the power module of the embodiment. 同実施形態のパワーモジュールについて図1の5−5線に沿った断面構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the cross-sectional structure along line 5-5 of FIG. 1 about the power module of the embodiment. 同実施形態のパワーモジュールにおけるパワー部品(電力用半導体素子)とバスバーとの配線構造を示す側面図。The side view which shows the wiring structure of the power component (semiconductor element for electric power) and the bus-bar in the power module of the embodiment. 同実施形態のパワーモジュールが適用される三相モータ駆動用のインバータについてその配線態様を示す配線図。The wiring diagram which shows the wiring aspect about the inverter for a three-phase motor drive to which the power module of the embodiment is applied. 本発明に係る冷却装置付きパワーモジュールを具体化したその他の実施形態についてその断面構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the cross-sectional structure about other embodiment which actualized the power module with a cooling device which concerns on this invention.

以下、本発明の冷却装置付きパワーモジュールを具体化した一実施形態について図に従って説明する。図1は、本実施形態の冷却装置付きパワーモジュールを右上から斜視した構造を示す図であり、図2は、同パワーモジュールに用いられるパワー部品(電力用半導体素子)を正面からみた構造を示す図である。なお、本実施形態では、このパワーモジュールには、直流電力を三相交流電力に電力変換するいわゆるインバータが構成されている。   Hereinafter, an embodiment in which a power module with a cooling device of the present invention is embodied will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a structure of a power module with a cooling device according to the present embodiment as seen from the upper right, and FIG. 2 shows a structure of a power component (power semiconductor element) used in the power module as seen from the front. FIG. In the present embodiment, the power module includes a so-called inverter that converts DC power into three-phase AC power.

図1に示すように、パワーモジュールには、電力変換に用いられる6つのパワー部品10と、それらパワー部品10の熱を放熱する第1及び第2の放熱体20,21と、それら第1及び第2の放熱体20,21を通じて各パワー部品10を冷却する冷却装置11とが設けられている。   As shown in FIG. 1, the power module includes six power components 10 used for power conversion, first and second radiators 20 and 21 that radiate heat from the power components 10, and the first and second radiators 20 and 21. A cooling device 11 that cools each power component 10 through the second radiators 20 and 21 is provided.

冷却装置11は、絶縁性を有する樹脂などにより矩形状に形成され、その上面(図1において上側の面)にはパワー部品10の搭載面を有している。冷却装置11は、その正面(図1において前側の側面)に供給口12と排出口13とが突出形成されている。また、冷却装置11の搭載面にて供給口12と排出口13との間に突出形成される中央突部14が、同冷却装置11の正面から同正面に対応する反対側の側面としての裏面(図1において後側の側面)との間に延設されている。冷却装置11の内部には、冷媒の流れされる冷却通路11Aがその先端と終端とをそれぞれ冷却装置11の正面側に配置する半周状に形成されており、同先端には供給口12が、同終端には排出口13がそれぞれ接続されている。また、同半周状の冷却通路11Aの内周部分は、搭載面と直交する冷却通路11Aの一側面を塞ぐ態様にて同冷却通路11Aを左右に区分するブロック部11Bが形成されており、その上部に上述の中央突部14の一部が配置されている。冷却通路11Aには、搭載面と平行であるとともに同冷却通路11Aを上下に分割する樹脂層18A(図3参照)がブロック部11Bから水平方向に同冷却通路11Aを横断するように設けられている。すなわち冷却装置11は、供給口12から供給された冷媒としての冷却水を樹脂層18A
により上下に分割して冷却通路11Aを流通させるとともに、樹脂層18Aにより分割された冷却水をまとめて排出口13から排出させるようになっている。これにより、冷却装置11の表面には同冷却水の冷却通路11Aの流通により同冷却水の温度に応じた熱交換能力、具体的には冷却能力が発揮されるようになっている。
The cooling device 11 is formed in a rectangular shape using an insulating resin or the like, and has a mounting surface for the power component 10 on its upper surface (upper surface in FIG. 1). As for the cooling device 11, the supply port 12 and the discharge port 13 are protrudingly formed in the front surface (front side surface in FIG. 1). In addition, the central protrusion 14 formed to protrude between the supply port 12 and the discharge port 13 on the mounting surface of the cooling device 11 is a back surface as an opposite side surface corresponding to the front surface from the front surface of the cooling device 11. (Rear side surface in FIG. 1). Inside the cooling device 11, a cooling passage 11A through which a refrigerant flows is formed in a semicircular shape in which the front end and the end thereof are arranged on the front side of the cooling device 11, respectively, and the supply port 12 is provided at the front end. A discharge port 13 is connected to each end. Further, the inner circumferential portion of the semicircular cooling passage 11A is formed with a block portion 11B that divides the cooling passage 11A into left and right in a manner to block one side surface of the cooling passage 11A orthogonal to the mounting surface. A part of the above-described central protrusion 14 is disposed on the upper part. In the cooling passage 11A, a resin layer 18A (see FIG. 3) that is parallel to the mounting surface and divides the cooling passage 11A vertically is provided so as to cross the cooling passage 11A in the horizontal direction from the block portion 11B. Yes. That is, the cooling device 11 uses cooling water as a refrigerant supplied from the supply port 12 to the resin layer 18A.
Thus, the cooling water is divided up and down to flow through the cooling passage 11 </ b> A, and the cooling water divided by the resin layer 18 </ b> A is collectively discharged from the discharge port 13. Thereby, the heat exchange capacity according to the temperature of the cooling water, specifically the cooling capacity is exhibited on the surface of the cooling device 11 by the circulation of the cooling passage 11A of the cooling water.

中央突部14は正面から見てその上部(冷却装置11の搭載面に突出する突部の先端部)が左右に広がる形状になっており、すなわち中央突部14はその上部に左方向(供給口12のある方向)に延出される第1延出部15と、右方向(排出口13のある方向)に延出される第2延出部16とがそれぞれ設けられている。また、第2延出部16の上部は中央突部14の上面よりも低くなっており、中央突部14上部の右側には第2延出部16に対応する部分に同上部よりも低い段差部17が形成されている。   When viewed from the front, the central protrusion 14 has a shape in which an upper portion (a tip portion of the protrusion protruding on the mounting surface of the cooling device 11) extends left and right, that is, the central protrusion 14 is directed leftward (supply). A first extending portion 15 extending in the direction in which the opening 12 is provided and a second extending portion 16 extending in the right direction (in the direction having the discharge port 13) are provided. In addition, the upper part of the second extension part 16 is lower than the upper surface of the central protrusion 14, and the step on the right side of the upper part of the central protrusion 14 is lower than the upper part in the part corresponding to the second extension part 16. A portion 17 is formed.

冷却装置11の搭載面には、中央突部14よりも左側に前述の第1の放熱体20が設けられ、中央突部14よりも右側に前述の第2の放熱体21が設けられている。第1及び第2の放熱体20,21はそれぞれ、冷却装置11との間での熱交換の効率を高めるための放熱体であり、それぞれアルミニウムなどの熱伝導率の高い材料より構成されている。また第1及び第2の放熱体20,21の裏面には、それぞれ放熱フィン20F,21Fなど冷却水との間の熱交換率を高めるための構造が設けられており、それら放熱フィン20F,21Fを冷却通路11A内に突出させて冷却水との熱交換の効率が高められるようになっている。なお、本実施形態では、第1及び第2の放熱体20,21のそれぞれに対応する冷却装置11の下面(図1において下側の面)の部分には第3の放熱体22と第4の放熱体23とが設けられている。第3及び第4の放熱体22,23はそれぞれ、第1及び第2の放熱体20,21と同様に、冷却装置11との間で効率の高い熱交換をするためにアルミニウムなどの熱伝導性の高い材料より構成されているとともに、それらの裏面には冷却通路11Aに突出される放熱フィン22F,23Fの構造などが設けられている。   On the mounting surface of the cooling device 11, the first heat radiator 20 is provided on the left side of the central protrusion 14, and the second heat radiator 21 is provided on the right side of the central protrusion 14. . Each of the first and second radiators 20 and 21 is a radiator for increasing the efficiency of heat exchange with the cooling device 11, and is made of a material having high thermal conductivity such as aluminum. . Further, the back surfaces of the first and second radiators 20 and 21 are provided with structures for increasing the heat exchange rate with the cooling water, such as the radiation fins 20F and 21F, respectively, and these radiation fins 20F and 21F. Projecting into the cooling passage 11A, the efficiency of heat exchange with the cooling water is enhanced. In the present embodiment, the third heat radiating body 22 and the fourth heat radiating body 22 are provided on the lower surface (the lower surface in FIG. 1) of the cooling device 11 corresponding to the first and second heat radiating bodies 20 and 21, respectively. The heat dissipating body 23 is provided. Similarly to the first and second radiators 20 and 21, the third and fourth radiators 22 and 23 are heat conducting materials such as aluminum in order to exchange heat efficiently with the cooling device 11. In addition to being made of a high-performance material, the back surface thereof is provided with the structure of heat radiation fins 22F and 23F protruding into the cooling passage 11A.

第1及び第2の放熱体20,21の上面にはそれぞれ3つのパワー部品10が設けられており、合計で6つのそれらパワー部品10により前述のインバータが構成されている。なお、本実施形態では、パワー部品10はいずれも同様の構造を有するので、以下では、第2の放熱体21に設けられているパワー部品10についてその構造を詳細に説明し、説明の便宜上、第1の放熱体20に設けられているパワー部品10についてその重複する説明を省略する。   Three power components 10 are respectively provided on the upper surfaces of the first and second radiators 20 and 21, and the aforementioned inverter is constituted by a total of six power components 10. In addition, in this embodiment, since all the power components 10 have the same structure, below, the structure is demonstrated in detail about the power components 10 provided in the 2nd heat sink 21, For convenience of explanation, The redundant description of the power component 10 provided in the first radiator 20 is omitted.

図2に示すように、第2の放熱体21上のパワー部品10は、絶縁層26と、導電層27と、ダイオード28と、トランジスタ29とを有し構成されている。絶縁層26は、絶縁基板などからなる層であり、その下面が第1の放熱体20に接着されることなどによりパワー部品10を第2の放熱体21に設置させるとともに、その上面には導電層27が配設されている。導電層27は、銅などの導電性の材料から構成されており、その上面にダイオード28の下面とトランジスタ29の下面とが機械的に接合される。ダイオード28は、いわゆる整流素子であり、下面にカソード端子28K、上面にアノード端子28Aを有している。トランジスタ29は、本実施形態では大電力を流すことのできるIGBTであり、下面にコレクタ端子29C、上面にエミッタ端子29E及びゲート端子29Gを有している。すなわち導電層27には、ダイオード28下面のカソード端子28K、及びトランジスタ29下面のコレクタ端子29Cとがそれぞれ電気的にも接続され、導電層27はカソード端子28Kとコレクタ端子29Cとへの配線層ともなっている。なお、IGBTなどのトランジスタ29は、そこに流れる電流量に応じて発熱するため、特に大電流を流す場合、その温度が電流に応じた発熱に基づく温度上昇により動作保証温度を超えるおそれもある。そのため本実施形態では、流される電流に応じて発熱して上昇するトランジスタ29の温度を第1及び第2の放熱体20,21を介して冷却装置11により冷却して動作保証温度内に維持するようになっている。   As shown in FIG. 2, the power component 10 on the second heat radiator 21 includes an insulating layer 26, a conductive layer 27, a diode 28, and a transistor 29. The insulating layer 26 is a layer made of an insulating substrate or the like. The lower surface of the insulating layer 26 is bonded to the first heat radiating body 20 so that the power component 10 is placed on the second heat radiating body 21. A layer 27 is provided. The conductive layer 27 is made of a conductive material such as copper, and the lower surface of the diode 28 and the lower surface of the transistor 29 are mechanically bonded to the upper surface thereof. The diode 28 is a so-called rectifying element, and has a cathode terminal 28K on the lower surface and an anode terminal 28A on the upper surface. In the present embodiment, the transistor 29 is an IGBT capable of flowing a large amount of power, and has a collector terminal 29C on the lower surface and an emitter terminal 29E and a gate terminal 29G on the upper surface. That is, the cathode layer 28K on the lower surface of the diode 28 and the collector terminal 29C on the lower surface of the transistor 29 are also electrically connected to the conductive layer 27, and the conductive layer 27 also serves as a wiring layer to the cathode terminal 28K and the collector terminal 29C. ing. Since the transistor 29 such as an IGBT generates heat according to the amount of current flowing therethrough, particularly when a large current flows, the temperature may exceed the operation guarantee temperature due to a temperature rise based on the heat generation according to the current. For this reason, in the present embodiment, the temperature of the transistor 29 that generates heat and rises according to the flowing current is cooled by the cooling device 11 via the first and second radiators 20 and 21, and is maintained within the guaranteed operating temperature. It is like that.

パワーモジュールには、インバータを構成する複数のパワー部品10に直流電力を供給する正極母線として導電性金属材料からなる正極バスバーPと、負極母線として同じく導電性金属材料からなる負極バスバーNとが設けられている。また、インバータを構成する複数のパワー部品10から三相交流電力の各相(U相、V相、W相)の電力(相電流)を出力するいずれも導電性金属材料からなるU相バスバーU、V相バスバーV、W相バスバーWとが設けられている。これにより、正極バスバーPと負極バスバーN、及び、U相バスバーUとV相バスバーVとW相バスバーWとがそれぞれパワー部品10の電力供給線となっている。   The power module is provided with a positive electrode bus bar P made of a conductive metal material as a positive electrode bus for supplying DC power to a plurality of power components 10 constituting the inverter, and a negative electrode bus bar N also made of a conductive metal material as a negative electrode bus. It has been. Moreover, the U-phase bus bar U made of a conductive metal material that outputs the power (phase current) of each phase (U-phase, V-phase, W-phase) of the three-phase AC power from the plurality of power components 10 constituting the inverter. V-phase bus bar V and W-phase bus bar W are provided. Accordingly, the positive electrode bus bar P and the negative electrode bus bar N, and the U-phase bus bar U, the V-phase bus bar V, and the W-phase bus bar W are power supply lines of the power component 10, respectively.

次に、パワーモジュールに設けられている各バスバーについて、図3〜図5に従って説明する。図3は、パワージュールに配設される各バスバーの斜視構造について示す図であり、図4は、図1の4−4線に沿った断面構造を示す図であり、図5は、図1の5−5線に沿った断面構造を示す図である。   Next, each bus bar provided in the power module will be described with reference to FIGS. 3 is a diagram showing a perspective structure of each bus bar arranged in the power module, FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional structure taken along line 4-4 of FIG. 1, and FIG. It is a figure which shows the cross-sectional structure along line 5-5.

図3に示すように、正極バスバーPは、冷却装置11の左側面11Lから冷却装置11の内部を通り中央突部14の左側部まで配置されている。詳述すると、図3及び図4に示すように、正極バスバーPは、冷却装置11の左側面11Lに外部端子P1を突出させ、同外部端子P1に続く内部配線P2が冷却装置11の冷却通路11Aの一部に形成される樹脂層18Aを通りブロック部11Bの左部分(中央突部14の左部分に対応する位置)まで延設されている。また、正極バスバーPは、その内部配線P2に接続され、中央突部14の左部分に同中央突部14の長さ方向に沿って設けられた連結部P3を有しているとともに、同連結部P3に接続され、中央突部14左側の第1延出部15の下部に少なくとも一部が露出される3つの接続端子Pu,Pv,Pwを有している。このように正極バスバーPが冷却装置11の冷却通路11Aに配設されることで、正極バスバーPの配線に伴い必要とされるパワーモジュールの表面積やパワーモジュールの上部空間が減少されるようになる。また、正極バスバーPは冷却通路11Aにおいて樹脂層18Aにより被覆されることにより冷却水などとの間におけるその絶縁性が確保される。   As shown in FIG. 3, the positive electrode bus bar P is arranged from the left side surface 11 </ b> L of the cooling device 11 to the left side portion of the central protrusion 14 through the inside of the cooling device 11. More specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, the positive bus bar P has an external terminal P <b> 1 protruding from the left side surface 11 </ b> L of the cooling device 11, and an internal wiring P <b> 2 following the external terminal P <b> 1 is a cooling passage of the cooling device 11. The resin layer 18 </ b> A formed in a part of 11 </ b> A is extended to the left part of the block part 11 </ b> B (position corresponding to the left part of the central protrusion 14). The positive electrode bus bar P is connected to the internal wiring P2 and has a connecting portion P3 provided along the length direction of the central projecting portion 14 on the left portion of the central projecting portion 14. There are three connection terminals Pu, Pv, and Pw that are connected to the portion P3 and at least a part of which is exposed below the first extension portion 15 on the left side of the central protrusion 14. Thus, the positive electrode bus bar P is disposed in the cooling passage 11A of the cooling device 11, so that the surface area of the power module and the upper space of the power module required for the wiring of the positive electrode bus bar P are reduced. . Further, the positive electrode bus bar P is covered with the resin layer 18A in the cooling passage 11A, so that the insulation between the positive electrode bus bar P and the cooling water is ensured.

さらに、正極バスバーPは冷却装置11の内部、特に冷却通路11A内及びその近傍に配置されることで当該冷却装置11により冷却されるようになる。一般に、配線の断面積は、最大電流量と発熱に伴う溶断電流とに基づいて定められるようになっており、高さa1と幅b1とからなる正極バスバーPの断面積も、最大電流量と発熱に伴う溶断電流とに基づいて定められた面積が確保されている。ところで本実施形態では、正極バスバーPは冷却装置11により冷却されてその温度上昇が抑制されることから、溶断電流としての電流量が大きくなる。これにより、正極バスバーPの断面積を、それが冷却されない場合に比較して相対的に小さくすることができるようになり、正極バスバーPの配線に伴い必要とされる(占有する)パワーモジュールのスペースの省スペース化も図られるようにもなる。   Furthermore, the positive electrode bus bar P is cooled by the cooling device 11 by being arranged in the cooling device 11, particularly in the cooling passage 11 </ b> A and in the vicinity thereof. Generally, the cross-sectional area of the wiring is determined based on the maximum current amount and the fusing current accompanying heat generation, and the cross-sectional area of the positive electrode bus bar P having the height a1 and the width b1 is also the maximum current amount. An area determined based on the fusing current accompanying heat generation is secured. By the way, in this embodiment, since the positive electrode bus-bar P is cooled by the cooling device 11 and the temperature rise is suppressed, the electric current amount as a fusing current becomes large. As a result, the cross-sectional area of the positive bus bar P can be made relatively small as compared with the case where it is not cooled, and the power module required (occupied) along with the wiring of the positive bus bar P Space can be saved.

なお、本実施形態では、樹脂層18Aには温度センサ19が設けられている。温度センサ19は、樹脂層18Aの成型時に一体形成されており、水路水温とともに、樹脂層18Aに配置される正極バスバーPの温度の測定を行う。これにより、正極バスバーPの温度上昇に応じて冷却装置11の冷却能力を調整することができるようにもなる。   In the present embodiment, a temperature sensor 19 is provided on the resin layer 18A. The temperature sensor 19 is integrally formed at the time of molding the resin layer 18A, and measures the temperature of the positive electrode bus bar P disposed on the resin layer 18A together with the water temperature of the channel. Thereby, the cooling capacity of the cooling device 11 can be adjusted according to the temperature rise of the positive electrode bus bar P.

また、図3に示すように、負極バスバーNは、冷却装置11の右側面11Rから冷却装置11の内部を通り中央突部14の右側部まで配置されている。詳述すると、図3及び図4に示すように、負極バスバーNは、冷却装置11の右側面11Rに外部端子N1を突出させ、同外部端子N1に続く内部配線N2が冷却装置11の冷却通路11Aの一部に形成される樹脂層18Aを通りブロック部11Bの右部分(中央突部14の右部分に対応する
位置)まで延設されている。また、負極バスバーNは、その内部配線N2に接続され、中央突部14の右部分に同中央突部14の長さ方向に沿って設けられた連結部N3を有しているとともに、同連結部N3に接続され、中央突部14上面右側の段差部17よりも高い位置に少なくとも一部が露出される3つの接続端子Nu,Nv,Nwを有している。このように負極バスバーNが冷却装置11の冷却通路11Aに配設されることで、負極バスバーNの配線に伴い必要とされるパワーモジュールの表面積やパワーモジュールの上部空間が減少されるようになる。また、負極バスバーNは冷却通路11Aにおいて樹脂層18Aにより被覆されることにより冷却水などとの間におけるその絶縁性が確保される。
Further, as shown in FIG. 3, the negative electrode bus bar N is arranged from the right side surface 11 </ b> R of the cooling device 11 to the right side portion of the central protrusion 14 through the inside of the cooling device 11. Specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, the negative electrode bus bar N causes the external terminal N1 to protrude from the right side surface 11R of the cooling device 11, and the internal wiring N2 following the external terminal N1 is a cooling passage of the cooling device 11. The resin layer 18 </ b> A formed in a part of 11 </ b> A is extended to the right part of the block part 11 </ b> B (position corresponding to the right part of the central protrusion 14). The negative electrode bus bar N is connected to the internal wiring N2, and has a connecting portion N3 provided along the length direction of the central projecting portion 14 on the right portion of the central projecting portion 14, and the same connection. There are three connection terminals Nu, Nv, and Nw that are connected to the portion N3 and at least partially exposed at a position higher than the stepped portion 17 on the upper right side of the central protrusion 14. Thus, the negative electrode bus bar N is arranged in the cooling passage 11A of the cooling device 11, so that the surface area of the power module and the upper space of the power module required for the wiring of the negative electrode bus bar N are reduced. . Further, the negative electrode bus bar N is covered with the resin layer 18A in the cooling passage 11A, so that the insulation between the negative electrode bus bar N and the cooling water is ensured.

さらに、負極バスバーNは冷却装置11の内部、特に冷却通路11A内及びその近傍に配置されることで当該冷却装置11により冷却されるようになる。このとき高さa2と幅b2とからなる負極バスバーNの断面積も、最大電流量と発熱に伴う溶断電流とに基づいて定められた面積が確保されている。ところで本実施形態では、負極バスバーNは、正極バスバーPと同様に、冷却されることから溶断電流としての電流量が大きくなるため、その断面積を、それが冷却されない場合に比較して相対的に小さくすることができるようになる。これにより、負極バスバーNの配線に伴い必要とされる(占有する)パワーモジュールのスペースの省スペース化も図られるようにもなる。   Furthermore, the negative electrode bus bar N is cooled by the cooling device 11 by being disposed inside the cooling device 11, particularly in the cooling passage 11 </ b> A and in the vicinity thereof. At this time, the cross-sectional area of the negative electrode bus bar N having the height a2 and the width b2 is also secured based on the maximum current amount and the fusing current accompanying heat generation. By the way, in this embodiment, since the negative electrode bus bar N is cooled like the positive electrode bus bar P, the amount of current as a fusing current is increased, so that the cross-sectional area is relative to that when it is not cooled. Can be made smaller. As a result, the space of the power module required (occupied) along with the wiring of the negative electrode bus bar N can be reduced.

また、図3に示すように、U相バスバーU、V相バスバーV及びW相バスバーWは、冷却装置11の右側面11Rから冷却装置11の内部を通り中央突部14の右側まで配置されている。なお本実施形態では、V相バスバーVとW相バスバーWとは同様の構造を有しており、U相バスバーUとW相バスバーWとはその鏡像が同様の構造を有していることから、以下ではW相バスバーWの構造について詳細に説明し、説明の便宜上、U相バスバーUとV相バスバーVについてその重複する説明については省略する。また図3において、W相バスバーWについては他の部材に隠蔽される部分を破線で示したが、説明の便宜上、U相バスバーUとV相バスバーVについては隠蔽される部分の表示は省略している。   Further, as shown in FIG. 3, the U-phase bus bar U, the V-phase bus bar V, and the W-phase bus bar W are arranged from the right side surface 11 </ b> R of the cooling device 11 to the right side of the central protrusion 14 through the inside of the cooling device 11. Yes. In this embodiment, the V-phase bus bar V and the W-phase bus bar W have the same structure, and the U-phase bus bar U and the W-phase bus bar W have mirror images having the same structure. Hereinafter, the structure of the W-phase bus bar W will be described in detail, and for the convenience of description, the overlapping description of the U-phase bus bar U and the V-phase bus bar V will be omitted. In FIG. 3, the portion concealed by the other members for the W-phase bus bar W is indicated by a broken line. However, for convenience of explanation, the concealed portions of the U-phase bus bar U and the V-phase bus bar V are not shown. ing.

詳述すると、図3及び図5に示すように、W相バスバーWは、冷却装置11の右側面11Rに外部端子W1を突出させ、同外部端子W1に続くその内部配線W2が冷却装置11の冷却通路11Aの一部に形成される樹脂層18Aを通りブロック部11Bの右部分まで延設されている。またW相バスバーWは、内部配線W2に続くその接続端子Wdを少なくとも一部を第2延出部16(段差部17)に露出させるとともに、段差部17を同中央突部14の長さ方向に延設させており、同接続端子Wdの延設された端部から中央突部14の上部を跨いで中央突部14の左側上面(第1延出部15の上部)まで連絡部W3を架設させている。さらにW相バスバーWは、連絡部W3に続いて設けられている接続端子Wuを中央突部14の左側上面に配置しており、このような構造によりW相バスバーWの一部としての外部端子W1、接続端子Wd及び接続端子Wuが電気的に相互接続されている。   More specifically, as shown in FIGS. 3 and 5, the W-phase bus bar W projects the external terminal W1 on the right side surface 11R of the cooling device 11, and the internal wiring W2 following the external terminal W1 is connected to the cooling device 11. The resin layer 18A formed in a part of the cooling passage 11A is passed through to the right part of the block portion 11B. The W-phase bus bar W exposes at least a part of the connection terminal Wd following the internal wiring W2 to the second extending portion 16 (stepped portion 17) and the stepped portion 17 in the length direction of the central protruding portion 14. The connecting portion W3 extends from the extended end of the connection terminal Wd to the upper left side of the central projection 14 (upper portion of the first extension portion 15) across the upper portion of the central projection 14. It is erected. Further, in the W-phase bus bar W, a connection terminal Wu provided subsequent to the connecting portion W3 is arranged on the upper left surface of the central protrusion 14. With such a structure, an external terminal as a part of the W-phase bus bar W is provided. W1, the connection terminal Wd, and the connection terminal Wu are electrically connected to each other.

このようにW相バスバーWが冷却装置11の冷却通路11Aに配設されることで、W相バスバーWの配線に伴い必要とされるパワーモジュールの表面積やパワーモジュールの上部空間が減少されるようになる。また、W相バスバーWは冷却通路11Aにおいて樹脂層18Aにより被覆されることにより冷却水などとの間におけるその絶縁性が確保される。   By arranging the W-phase bus bar W in the cooling passage 11A of the cooling device 11 in this way, the surface area of the power module and the upper space of the power module required for wiring of the W-phase bus bar W are reduced. become. Further, the W-phase bus bar W is covered with the resin layer 18A in the cooling passage 11A, so that the insulation between the W-phase bus bar W and the cooling water is ensured.

さらに、W相バスバーWは冷却装置11の内部、特に冷却通路11A内及びその近傍に配置されることで当該冷却装置11により冷却されるようになる。このとき高さa3と幅b3とからなるW相バスバーWの断面積も、最大電流量と発熱に伴う溶断電流とに基づいて定められた面積が確保されている。ところで本実施形態では、W相バスバーWは、先の各バスバーP,Nと同様に、冷却されることから溶断電流としての電流量が大きくなるため、その断面積を、それが冷却されない場合に比較して相対的に小さくすることができるようになる。これにより、W相バスバーWの配線に伴い必要とされる(占有する)パワー
モジュールのスペースの省スペース化も図られるようにもなる。なお、高さa4と幅b4とからなるW相バスバーWの連絡部W3の断面積としても、少なくとも最大電流量と発熱に伴う溶断電流とに基づいて定められた面積が確保されている。このとき連絡部W3には内部配線W2に流れるよりも少ない電流が流れるので、同断面積は先の断面積(a3×b3)と同等程度の面積に構成されている場合、その発熱量は少ない。
Further, the W-phase bus bar W is cooled by the cooling device 11 by being disposed in the cooling device 11, particularly in the cooling passage 11 </ b> A and in the vicinity thereof. At this time, the cross-sectional area of the W-phase bus bar W having the height a3 and the width b3 is also secured based on the maximum current amount and the fusing current accompanying heat generation. By the way, in this embodiment, since the W-phase bus bar W is cooled like the previous bus bars P and N, the amount of current as a fusing current is increased, so that the cross-sectional area is reduced when it is not cooled. In comparison, it can be made relatively small. Thereby, the space of the power module required (occupied) along with the wiring of the W-phase bus bar W can be saved. Note that the cross-sectional area of the connecting portion W3 of the W-phase bus bar W having the height a4 and the width b4 also secures an area determined based on at least the maximum current amount and the fusing current accompanying heat generation. At this time, a current smaller than that flowing through the internal wiring W2 flows through the connecting portion W3. Therefore, when the cross-sectional area is configured to be approximately equal to the previous cross-sectional area (a3 × b3), the amount of heat generated is small.

U相バスバーUは、W相バスバーWと同様に、冷却装置11の右側面に突出される外部端子U1と段差部17の接続端子Udとが樹脂層18Aとブロック部11Bとを通る内部配線により電気的に接続される。また、接続端子Udと中央突部14の左側上面に配置される接続端子Uuとが中央突部14の上部に架設される連絡部U3により電気的に接続されている。   Similarly to the W-phase bus bar W, the U-phase bus bar U is formed by internal wiring in which the external terminal U1 protruding from the right side surface of the cooling device 11 and the connection terminal Ud of the stepped portion 17 pass through the resin layer 18A and the block portion 11B. Electrically connected. In addition, the connection terminal Ud and the connection terminal Uu disposed on the upper left side of the central protrusion 14 are electrically connected by a connecting portion U3 installed on the upper portion of the central protrusion 14.

V相バスバーVも、W相バスバーWと同様に、冷却装置11の右側面に突出される外部端子V1と段差部17の接続端子Vdとが樹脂層18Aとブロック部11Bとを通る内部配線V2により電気的に接続される。また、接続端子Vdと中央突部14の左側上面に配置される接続端子Vuとは中央突部14の上部に架設される連絡部V3により電気的に接続されている。   Similarly to the W-phase bus bar W, the V-phase bus bar V also has an internal wiring V2 through which the external terminal V1 protruding from the right side surface of the cooling device 11 and the connection terminal Vd of the stepped portion 17 pass through the resin layer 18A and the block portion 11B. Are electrically connected. In addition, the connection terminal Vd and the connection terminal Vu disposed on the upper left surface of the central protrusion 14 are electrically connected by a connecting portion V <b> 3 installed on the upper portion of the central protrusion 14.

このようにU相バスバーUとV相バスバーVが冷却装置11の冷却通路11Aに配設されることで、それらの配線に伴い必要とされるパワーモジュールの表面積やパワーモジュールの上部空間が減少されるようになる。また、U相バスバーUとV相バスバーVとは、冷却通路11Aにおいて樹脂層18Aにより被覆されることにより冷却水などとの間におけるその絶縁性が確保される。また本実施形態では、U相バスバーUとV相バスバーVとは、W相バスバーWと同様に、冷却されることから溶断電流としての電流量が大きくなるため、その断面積を、それが冷却されない場合に比較して相対的に小さくすることができるようになる。これにより、U相バスバーU及びV相バスバーVの配線に伴い必要とされる(占有する)パワーモジュールのスペースの省スペース化も図られるようにもなる。   Thus, by arranging the U-phase bus bar U and the V-phase bus bar V in the cooling passage 11A of the cooling device 11, the surface area of the power module and the upper space of the power module required for their wiring are reduced. Become so. In addition, the U-phase bus bar U and the V-phase bus bar V are covered with the resin layer 18A in the cooling passage 11A, thereby ensuring insulation between the U-phase bus bar U and the V-phase bus bar V. In the present embodiment, the U-phase bus bar U and the V-phase bus bar V are cooled in the same manner as the W-phase bus bar W, so that the amount of current as a fusing current increases. As compared with the case where it is not performed, it becomes possible to make it relatively small. As a result, the space of the power module required (occupied) along with the wiring of the U-phase bus bar U and the V-phase bus bar V can also be reduced.

上述のような構成から、本実施形態では、第1の放熱体20に設けられる3つのパワー部品10が正極バスバーPに接続される上アームを構成し、第2の放熱体21に設けられる3つのパワー部品10が負極バスバーNに接続される下アームを構成するようになっている。また、中央突部14(ブロック部11B)を挟むように配置される一対のパワー部品10がそれぞれ三相交流の各相(U相、V相、W相)を出力するU相アーム、V相アーム、W相アームを構成するようになっている。   From the configuration as described above, in the present embodiment, the three power components 10 provided in the first radiator 20 constitute an upper arm connected to the positive bus bar P, and 3 provided in the second radiator 21. One power component 10 constitutes a lower arm connected to the negative electrode bus bar N. In addition, a pair of power components 10 arranged so as to sandwich the central protrusion 14 (block portion 11B) each outputs a three-phase AC phase (U phase, V phase, W phase), U phase arm, V phase An arm and a W-phase arm are configured.

次に、パワーモジュールのパワー部品と各バスバーとの配線構造について、図6を参照して説明する。図6は、U相アームについて各バスバーP,N,Uとパワー部品10との電気的接続を含むその配線構造を模式的に示す図である。なお、V相アーム及びW相アームの電気的接続を含むそれらの配線構造については、U相アームの配線構造と同様であるので、説明の便宜上、V相アーム及びW相アームのその説明については省略する。また、図6においては、説明の便宜上、各放熱フィン20F〜23Fについてその図示を省略する。   Next, the wiring structure between the power component of the power module and each bus bar will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram schematically showing a wiring structure including electrical connection between each bus bar P, N, U and power component 10 for the U-phase arm. Since the wiring structure including the electrical connection of the V-phase arm and the W-phase arm is the same as the wiring structure of the U-phase arm, for convenience of explanation, the explanation of the V-phase arm and the W-phase arm is as follows. Omitted. Moreover, in FIG. 6, illustration of the radiation fins 20F to 23F is omitted for convenience of explanation.

まず、U相アームにおける上アームの配線構造について説明する。
図6に示すように、正極バスバーPの接続端子Puとパワー部品10の導電層27とが接続線J1により電気的に接続(配線)され、これにより、ダイオード28のカソード端子28Kとトランジスタ29のコレクタ端子29Cとに正極バスバーPを介して直流電力が供給されるようになっている。また、ダイオード28のアノード端子28Aとトランジスタ29のエミッタ端子29EとがU相バスバーUの接続端子Uuに接続線J2を介してそれぞれ電気的に接続(配線)されている。さらに、トランジスタ29のゲート端子29
Gは、制御基板30の出力する当該トランジスタ29を駆動するドライブ信号を伝達する信号線GUuに接続線J3を介して電気的に接続(配線)されている。これにより、トランジスタ29のゲート端子29Gに入力されるドライブ信号に基づいてトランジスタ29が駆動されて、そのコレクタ端子29Cからエミッタ端子29Eに電流が流されることにより正極バスバーPからU相バスバーUへ電流が流れるようになる。
First, the wiring structure of the upper arm in the U-phase arm will be described.
As shown in FIG. 6, the connection terminal Pu of the positive bus bar P and the conductive layer 27 of the power component 10 are electrically connected (wired) by the connection line J <b> 1, whereby the cathode terminal 28 </ b> K of the diode 28 and the transistor 29 are connected. DC power is supplied to the collector terminal 29C via the positive bus bar P. The anode terminal 28A of the diode 28 and the emitter terminal 29E of the transistor 29 are electrically connected (wired) to the connection terminal Uu of the U-phase bus bar U via the connection line J2. Further, the gate terminal 29 of the transistor 29
G is electrically connected (wired) to a signal line GUu that transmits a drive signal for driving the transistor 29 output from the control board 30 via a connection line J3. Thereby, the transistor 29 is driven based on the drive signal input to the gate terminal 29G of the transistor 29, and a current flows from the collector terminal 29C to the emitter terminal 29E, whereby a current flows from the positive bus bar P to the U-phase bus bar U. Begins to flow.

次に、U相アームにおける下アームの配線構造について説明する。
これも図6に示すように、U相バスバーUの接続端子Udとパワー部品10の導電層27とが接続線J5により電気的に接続(配線)され、これにより、ダイオード28のカソード端子28Kとトランジスタ29のコレクタ端子29CとにU相バスバーUを介して直流電力が供給されるようになっている。また、ダイオード28のアノード端子28Aとトランジスタ29のエミッタ端子29Eとが負極バスバーNの接続端子Nuに接続線J6を介してそれぞれ電気的に接続(配線)されている。さらに、トランジスタ29のゲート端子29Gは、制御基板30の出力する当該トランジスタ29を駆動するドライブ信号を伝達する信号線GUdに接続線J7を介して電気的に接続(配線)されている。これにより、トランジスタ29のゲート端子29Gに入力されるドライブ信号に基づいてトランジスタ29が駆動されて、そのコレクタ端子29Cからエミッタ端子29Eに電流が流されることによりU相バスバーUから負極バスバーNへ電流が流れるようになる。
Next, the wiring structure of the lower arm in the U-phase arm will be described.
As also shown in FIG. 6, the connection terminal Ud of the U-phase bus bar U and the conductive layer 27 of the power component 10 are electrically connected (wired) by the connection line J5, whereby the cathode terminal 28K of the diode 28 is connected to the cathode terminal 28K. DC power is supplied to the collector terminal 29C of the transistor 29 via the U-phase bus bar U. The anode terminal 28A of the diode 28 and the emitter terminal 29E of the transistor 29 are electrically connected (wired) to the connection terminal Nu of the negative bus bar N via the connection line J6. Further, the gate terminal 29G of the transistor 29 is electrically connected (wired) to the signal line GUd that transmits the drive signal output from the control substrate 30 and that drives the transistor 29 via the connection line J7. As a result, the transistor 29 is driven based on the drive signal input to the gate terminal 29G of the transistor 29, and a current flows from the collector terminal 29C to the emitter terminal 29E, whereby a current flows from the U-phase bus bar U to the negative bus bar N. Begins to flow.

なお、本実施形態では、冷却装置11の搭載面を覆うように制御基板30が配置されているので、同搭載面の放熱効率はあまり高くなく、同搭載面上の上部空間の温度上昇を招くおそれもある。しかしパワー部品10はもとより各バスバーも冷却されることから、それらバスバーの全体が冷却装置11の搭載面に配置される場合と比較して、同上部空間の温度上昇も抑制されるようになり、パワーモジュールとしての信頼性の向上が図られるようにもなる。   In the present embodiment, since the control board 30 is disposed so as to cover the mounting surface of the cooling device 11, the heat dissipation efficiency of the mounting surface is not so high, and the temperature of the upper space on the mounting surface is increased. There is also a fear. However, since each bus bar is cooled as well as the power component 10, compared to the case where the entire bus bar is arranged on the mounting surface of the cooling device 11, the temperature rise in the upper space is also suppressed, The reliability of the power module can be improved.

次に、パワーモジュールを用いたモータ駆動システムについて図7を参照して説明する。図7は、パワーモジュールのインバータを用いて構成されるモータ駆動システムの回路図である。   Next, a motor drive system using a power module will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a circuit diagram of a motor drive system configured using an inverter of a power module.

図7に示すように、直流電力を供給する直流電源Eには、その正極に正極バスバーPが接続され、その負極に負極バスバーNが接続されている。正極バスバーPと負極バスバーNとの間には2つのパワー部品10の直列接続により構成される直列回路(各相アーム)が並列に3組配置されており、各直列回路(各相アーム)において2つのパワー部品10の接続点がモータMの各相(U相、V相、W相)にそれぞれ接続されている。これにより、正極バスバーPに接続される上アームのトランジスタ29が駆動されてそこに電流が流されるとモータの各相に相電流が供給され、負極バスバーNに接続される下アームのトランジスタ29が駆動されてそこに電流が流されるとモータの各相から相電流が戻されるようになっている。このような構成により、各トランジスタ29を所定のタイミングで駆動するように各ゲート端子にそれぞれ所定のドライブ信号が入力されることで、パワーモジュールが直流電力を三相交流電力に変換するインバータとして作動し、そこから出力される同三相交流電力(三相電流)によりモータMが回転駆動される。   As shown in FIG. 7, the DC power source E that supplies DC power has a positive electrode bus bar P connected to the positive electrode and a negative electrode bus bar N connected to the negative electrode. Between the positive electrode bus bar P and the negative electrode bus bar N, three series circuits (each phase arm) configured by serial connection of two power components 10 are arranged in parallel, and in each series circuit (each phase arm), A connection point between the two power components 10 is connected to each phase (U phase, V phase, W phase) of the motor M. Thus, when the upper arm transistor 29 connected to the positive bus bar P is driven and a current flows therethrough, a phase current is supplied to each phase of the motor, and the lower arm transistor 29 connected to the negative bus bar N When it is driven and a current flows therethrough, a phase current is returned from each phase of the motor. With such a configuration, a predetermined drive signal is input to each gate terminal so as to drive each transistor 29 at a predetermined timing, so that the power module operates as an inverter that converts DC power into three-phase AC power. The motor M is rotationally driven by the same three-phase AC power (three-phase current) output therefrom.

以上説明したように、本実施形態の冷却装置付きパワーモジュールによれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
(1)各バスバーP,N,U,V,Wが冷却通路11Aの内部を横断するかたちに通るようにした。これにより冷却装置11のパワー部品10の搭載面、すなわちパワーモジュールの表面や上部においてそれらの配線スペースが削減されてパワーモジュールとしても小型化される。なお発熱量の多いパワー部品10(トランジスタ29)であれ、同パワー部品10は従来通り各放熱フィン20F,21Fなどの放熱部を介して冷却装置11によ
り好適に冷却されるので、その冷却性能は維持される。
As described above, according to the power module with a cooling device of the present embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) Each bus bar P, N, U, V, W is made to pass through the interior of the cooling passage 11A. As a result, the wiring space is reduced on the mounting surface of the power component 10 of the cooling device 11, that is, on the surface or upper portion of the power module, and the power module is also downsized. Even if the power component 10 (transistor 29) has a large calorific value, the power component 10 is suitably cooled by the cooling device 11 through the heat radiating portions such as the heat radiating fins 20F and 21F as usual. Maintained.

(2)パワーモジュールに設置されたパワー部品10にはその上部に結線作業などのための作業スペースが必要とされる。しかし、各バスバーP,N,U,V,Wを冷却通路11Aにそれぞれ通すことにより、同作業スペースの一部が配線により占拠されることを抑制するとともに、同作業スペースの減少を防ぐために確保する配線スペースを省スペース化するようにした。これにより、パワー部品10への作業なども容易とされるとともに、パワーモジュール表面におけるパワー部品10の配置が配線にとらわれないなどその自由度が高められるようにもなり、このような冷却装置付きパワーモジュールの実施が容易とされるようになる。   (2) The power component 10 installed in the power module requires a work space for connection work or the like above it. However, by passing each bus bar P, N, U, V, W through the cooling passage 11A, it is ensured to prevent a part of the work space from being occupied by wiring and to prevent a decrease in the work space. The wiring space to be saved was saved. As a result, work on the power component 10 is facilitated, and the degree of freedom is increased such that the arrangement of the power component 10 on the surface of the power module is not restricted by the wiring. Implementation of the module is facilitated.

(3)各バスバーP,N,U,V,Wを冷却することにより、流れる電流に応じて生じる発熱に伴う温度上昇を抑制し、その温度上昇に伴って生じる抵抗値の上昇などを抑制する。すなわち温度上昇が抑制されることにより各バスバーP,N,U,V,Wは、単位面積あたりに流せる電流量が増加して断面積の小面積化が図られるようになり、それ自身の占有するスペースの省スペース化も図られるようになる。例えば、配線の断面積は、流したい最大電流量と発熱に伴う溶断電流とに基づいて定められるが、温度上昇の抑制により増加する溶断電流量に対応して必要とされる面積が小さくなる。これによっても冷却装置付きパワーモジュールの小型化が図られるようになる。   (3) By cooling each bus bar P, N, U, V, and W, a temperature rise caused by heat generation according to the flowing current is suppressed, and an increase in resistance value caused by the temperature rise is suppressed. . That is, by suppressing the temperature rise, each bus bar P, N, U, V, and W has an increased amount of current that can flow per unit area, and the cross-sectional area can be reduced. Space saving is also achieved. For example, although the cross-sectional area of the wiring is determined based on the maximum amount of current to flow and the fusing current accompanying heat generation, the area required for the amount of fusing current that increases due to the suppression of temperature rise is reduced. This also makes it possible to reduce the size of the power module with a cooling device.

(4)冷却通路11Aには樹脂層18Aが冷却水の流通を制御するために形成されており、このような樹脂層18Aを配線配置に利用することで、各バスバーP,N,U,V,Wの配置を容易にするとともに、各バスバーP,N,U,V,Wに要するスペースの一層の省スペース化が図られるようになる。   (4) A resin layer 18A is formed in the cooling passage 11A to control the flow of the cooling water. By using such a resin layer 18A for wiring arrangement, each bus bar P, N, U, V , W can be easily arranged, and the space required for each bus bar P, N, U, V, W can be further reduced.

(5)各バスバーP,N,U,V,Wを、絶縁性を有する樹脂層18Aにより絶縁するようにした。これにより冷媒が冷却水など導電性を有する場合であれ、冷却通路11A内を横断することができるようになり、冷却装置付きパワーモジュールとしてその自由度が高められる。   (5) Each bus bar P, N, U, V, W is insulated by a resin layer 18A having an insulating property. Thereby, even when the refrigerant has conductivity such as cooling water, the cooling passage 11A can be traversed, and the degree of freedom as a power module with a cooling device is increased.

(6)冷却装置11は樹脂材料から形成されており、樹脂層18Aを冷却装置11の形成時に一体形成する。これにより、樹脂層18Aの形成も容易となり、同樹脂層18Aの内部への各バスバーP,N,U,V,Wの配置も容易となる。   (6) The cooling device 11 is formed of a resin material, and the resin layer 18 </ b> A is integrally formed when the cooling device 11 is formed. As a result, the resin layer 18A can be easily formed, and the arrangement of the bus bars P, N, U, V, and W inside the resin layer 18A is also facilitated.

(7)通常バスバーは、大電流を流すことのできる断面積を確保するため板状の金属材料などにより形成されているが、金属板であることや、安全確保のための絶縁距離が必要なことなどから、その配置の自由度が高くない。   (7) Usually, the bus bar is made of a plate-like metal material to ensure a cross-sectional area through which a large current can flow. However, the bus bar is a metal plate and requires an insulating distance for ensuring safety. Therefore, the degree of freedom of arrangement is not high.

しかし本実施形態では、各バスバーP,N,U,V,Wを冷却装置11の内部に配線してパワーモジュール表面などの配線スペースを縮小することでモジュール上のパワー部品10の配置の自由度が高められる。   However, in this embodiment, the bus bars P, N, U, V, and W are wired inside the cooling device 11 to reduce the wiring space on the power module surface and the like, thereby reducing the degree of freedom in arranging the power components 10 on the module. Is increased.

(8)樹脂層18Aに温度センサ19を設けるようにしたことにより冷却水の温度調整が精度よく行えるようになり、各パワー部品や各バスバーP,N,U,V,Wの温度を高い精度で管理できるようになる。これにより、パワーモジュールとしての信頼性が高められるようになる。   (8) Since the temperature sensor 19 is provided on the resin layer 18A, the temperature of the cooling water can be adjusted with high accuracy, and the temperature of each power component and each bus bar P, N, U, V, W is highly accurate. It becomes possible to manage with. Thereby, the reliability as a power module comes to be improved.

(9)インバータを構成する発熱量の多いパワー部品10をそれらが一括搭載される冷却装置11の搭載面にて冷却し、それらパワー部品10に接続される各電力供給線としての各バスバーP,N,U,V,Wも同冷却装置11にて冷却することでインバータとして
の冷却性能が維持されるようにした。これにより、インバータとして、パワーモジュール上の配線スペースが減少されて小型化が図られるようになる。
(9) The power components 10 having a large amount of heat generation constituting the inverter are cooled on the mounting surface of the cooling device 11 on which they are collectively mounted, and each bus bar P as each power supply line connected to the power components 10 N, U, V, and W are also cooled by the cooling device 11 so that the cooling performance as an inverter is maintained. Thereby, as an inverter, the wiring space on a power module is reduced and size reduction is attained.

(10)インバータにIGBT(絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ)などのトランジスタ29と同トランジスタ29の保護用などのダイオード28とを有するパワー部品10が用いられる場合であれ、その温度上昇が抑制されて、その温度が動作保証温度に維持されるようになる。   (10) Even when the power component 10 having the transistor 29 such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor) and the diode 28 for protecting the transistor 29 is used for the inverter, the temperature rise is suppressed, The temperature is maintained at the guaranteed operating temperature.

(11)各バスバーP,N,U,V,Wの集中配置されたブロック部11Bを挟んでパワー部品10を配置して、複数のパワー部品10がそれらバスバーを共用するようにした。これにより、パワーモジュール全体としてその配線長を短くすることができるようになる。   (11) The power components 10 are arranged across the block portions 11B where the bus bars P, N, U, V, and W are arranged in a concentrated manner so that the plurality of power components 10 share the bus bars. As a result, the wiring length of the power module as a whole can be shortened.

なお、上記実施形態は、例えば以下のような態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、第1及び第2の放熱体20,21のみにパワー部品10が配置される場合について例示した。しかしこれに限らず、第3及び第4の放熱体22,23にもパワー部品が配置されてもよい。このようにすることで、冷却装置の両面をパワー部品などの冷却に効率良く用いることができるようになる。
In addition, the said embodiment can also be implemented in the following aspects, for example.
In the above embodiment, the case where the power component 10 is disposed only on the first and second radiators 20 and 21 is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and power components may be arranged on the third and fourth radiators 22 and 23. By doing in this way, both sides of a cooling device can be used efficiently for cooling of power components etc.

・上記実施形態では、第1及び第2の放熱体20,21のみにインバータが構成される場合について例示した。しかしこれに限らず、第3及び第4の放熱体22,23にもインバータが構成されてもよい。すなわち、図8に示すように、ブロック部11Bに対応する冷却装置11の搭載面に上側中央突部14Aを設け、同冷却装置11の下面に下側中央突部14Bを設ける。そして上側中央突部14Aには、上記実施形態と同様に、各連結部P3、N3を設けそれら連結部P3,N3に接続する接続端子Pu,Nuなどを各相アームに対応して設けるとともに、上アームと下アームとを結ぶU相バスバーUAなどを設ける。また、下側中央突部14Bには、各内部配線P2,N2に接続される各連結部P4,N4を設けそれら連結部P4,N4に接続する接続端子Pu,Nuなどを各相アームに対応して設けるとともに、上アームと下アームとを結ぶU相バスバーUBなどを設ける。このように、第1及び第2の放熱体20,21に配置されたパワー部品10によりインバータを構成するとともに、第3及び第4の放熱体22,23に配置されたパワー部品10によりインバータを構成するようになる。これにより、一つのパワーモジュールに2つのインバータが設置されて、インバータの設置スペースの省スペース化が図られるようになるとともに、バスバーの冷却装置11内の配線によりパワーモジュールの表面に配置される各バスバーの占有面積が削減されるようになる。さらに、パワーモジュールの上下両面に各バスバーを別々に設けなければならない場合と比較すると、少なくとも各内部配線P2,N2を共用することができるようになり、それらの配線に要する面積も大幅に減少されるようになり、冷却装置11の表面におけるバスバーの占有面積が減少されるようになる。   In the above embodiment, the case where the inverter is configured only in the first and second radiators 20 and 21 is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and the third and fourth radiators 22 and 23 may also be configured with inverters. That is, as shown in FIG. 8, the upper central protrusion 14 </ b> A is provided on the mounting surface of the cooling device 11 corresponding to the block portion 11 </ b> B, and the lower central protrusion 14 </ b> B is provided on the lower surface of the cooling device 11. Then, similarly to the above embodiment, the upper central protrusion 14A is provided with the connecting portions P3 and N3, and the connection terminals Pu and Nu connected to the connecting portions P3 and N3 are provided corresponding to the respective phase arms. A U-phase bus bar UA that connects the upper arm and the lower arm is provided. The lower central projection 14B is provided with connecting portions P4 and N4 connected to the internal wirings P2 and N2, and connection terminals Pu and Nu connected to the connecting portions P4 and N4 correspond to the respective phase arms. And a U-phase bus bar UB that connects the upper arm and the lower arm. In this way, the power component 10 arranged on the first and second radiators 20 and 21 constitutes an inverter, and the inverter is constituted by the power component 10 arranged on the third and fourth radiators 22 and 23. Come to compose. Thereby, two inverters are installed in one power module, and the installation space of the inverter can be saved, and each of the inverters arranged on the surface of the power module by the wiring in the cooling device 11 of the bus bar. The area occupied by the bus bar is reduced. Furthermore, as compared with the case where each bus bar must be provided separately on the upper and lower surfaces of the power module, at least the internal wirings P2 and N2 can be shared, and the area required for these wirings is greatly reduced. As a result, the area occupied by the bus bar on the surface of the cooling device 11 is reduced.

・上記実施形態では、パワー部品10が、中央突部14の左右に配置される場合について例示した。しかしこれに限らず、パワー部品が中央突部14の左側または右側にのみ配置されていてもよい。これにより、パワー部品の配置の自由度が高められる。   -In above-mentioned embodiment, the case where the power components 10 were arrange | positioned on the right and left of the center protrusion 14 was illustrated. However, the present invention is not limited to this, and the power component may be disposed only on the left side or the right side of the central protrusion 14. Thereby, the freedom degree of arrangement | positioning of a power component is raised.

・上記実施形態では、トランジスタをIGBTとする場合について例示したが、これに限らず、トランジスタは、パワーFETなどその他の種類のパワートランジスタでもよい。また、ダイオードやトランジスタなどの半導体素子や、コンデンサ、抵抗、コイルなど通電により発熱する部品などが併せて設けられていてもよい。これによればパワー部品の構成自由度も高められるようになる。   In the above embodiment, the case where the transistor is an IGBT has been illustrated, but the present invention is not limited to this, and the transistor may be another type of power transistor such as a power FET. In addition, a semiconductor element such as a diode or a transistor, a component that generates heat when energized, such as a capacitor, a resistor, or a coil may be provided. According to this, the degree of freedom of configuration of the power parts can be increased.

・上記実施形態では、パワーモジュールにインバータが構成される場合について例示し
たが、これに限らず、パワーモジュールにはコンバータなど大電流を扱い発熱する電子回路が構成されていてもよい。これにより、パワーモジュールの用途の自由度が高められる。
In the above-described embodiment, the case where an inverter is configured in the power module is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and the power module may be configured with an electronic circuit that handles a large current and generates heat. Thereby, the freedom degree of the use of a power module is raised.

・上記実施形態では、樹脂層18Aに温度センサ19が設けられる場合について例示したが、これに限らず、樹脂層に温度センサが設けられなくてもよい。これにより、冷却装置付きパワーモジュールとしてその実施を容易にすることができるようになる。   In the above embodiment, the case where the temperature sensor 19 is provided in the resin layer 18A has been illustrated, but the present invention is not limited thereto, and the temperature sensor may not be provided in the resin layer. Thereby, the implementation can be facilitated as a power module with a cooling device.

・上記実施形態では、水路温度とともに正極バスバーPの温度も測定可能な温度センサ19が設けられる場合について例示したが、これに限らず、温度センサは、それぞれのバスバーに設けられてもよい。これにより、バスバーの温度上昇に対してより精度の高い水路水温の調整が可能となり、冷却装置付きパワーモジュールとしての信頼性の向上が図られるようになる。   In the above embodiment, the case where the temperature sensor 19 capable of measuring the temperature of the positive electrode bus bar P together with the water channel temperature is illustrated, but the present invention is not limited thereto, and the temperature sensor may be provided in each bus bar. As a result, it becomes possible to adjust the water temperature of the water channel with higher accuracy with respect to the temperature rise of the bus bar, and the reliability of the power module with a cooling device can be improved.

・上記実施形態では、配線をバスバーとした場合について例示したが、これに限らず、配線は、必要な電力が流せるもので有れば、断面円形の単心線や多心数(より線)などであってもよい。これにより、パワーモジュールの配線の自由度も高められる。   In the above-described embodiment, the case where the wiring is a bus bar has been illustrated. However, the present invention is not limited to this, and the wiring is a single core wire having a circular cross section or a multi-core number (stranded wire) as long as necessary power can flow. It may be. Thereby, the freedom degree of wiring of a power module is also raised.

・上記実施形態では、冷却通路11Aには一つの樹脂層18Aが設けられる場合について例示した。しかしこれに限らず、冷却通路には同冷却通路を搭載面と平行方向に分割する態様で複数の中間層が設けられてもよい。この場合、それら複数の中間層のいずれかに対応する各バスバーが設けられ、各バスバーが対応する中間層内を通り同冷却通路を横断するようすればよい。これにより、冷却装置の冷却通路の構成の自由度が高められ、このようなパワーモジュールの冷却能力の調整の自由度や実施の自由度が高められる。   In the above embodiment, the case where one resin layer 18A is provided in the cooling passage 11A is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of intermediate layers may be provided in the cooling passage in such a manner that the cooling passage is divided in a direction parallel to the mounting surface. In this case, each bus bar corresponding to one of the plurality of intermediate layers may be provided so that each bus bar passes through the corresponding intermediate layer and crosses the cooling passage. Thereby, the freedom degree of a structure of the cooling passage of a cooling device is raised, and the freedom degree of adjustment of the cooling capability of such a power module and the freedom degree of implementation are raised.

・上記実施形態では、樹脂層18Aは冷却装置11とともに一体成形される場合について例示したが、これに限らず、樹脂層は別途成形され、それが冷却装置に組み込まれてもよい。これにより、冷却装置の構成の自由度が高められ、それに伴いその実施可能性も高められる。   In the above embodiment, the resin layer 18A is illustrated as being integrally formed with the cooling device 11. However, the present invention is not limited to this, and the resin layer may be separately formed and incorporated in the cooling device. Thereby, the freedom degree of the structure of a cooling device is raised and the implementation possibility is also raised in connection with it.

・上記実施形態では、バスバーは樹脂層18Aにより絶縁される場合について例示したが、これに限らず、バスバーなどの配線は絶縁被膜を有していてもよい。
・上記実施形態では、冷却装置11の下面に第3及び第4の放熱体22,23が設けられる場合について例示した。しかしこれに限らず、冷却装置の下面に放熱体が不要であれば当該下面には放熱体がなくてもよいし、どちらか一方の放熱体のみが設けられてもよい。これにより、パワーモジュールの冷却装置の構成の自由度が高められる。このような配線構造の採用可能性も高められる。
In the above-described embodiment, the case where the bus bar is insulated by the resin layer 18A is illustrated, but the present invention is not limited thereto, and the wiring such as the bus bar may have an insulating coating.
In the above embodiment, the case where the third and fourth radiators 22 and 23 are provided on the lower surface of the cooling device 11 is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and if a radiator is not required on the lower surface of the cooling device, the radiator may not be provided on the lower surface, or only one of the radiators may be provided. Thereby, the freedom degree of a structure of the cooling device of a power module is raised. The possibility of adopting such a wiring structure is also increased.

・上記実施形態では、冷却装置11の搭載面に第1及び第2の放熱体20,21が設けられる場合について例示した。しかしこれに限らず、冷却装置に設けられる発熱体が放熱体を介さなくとも冷却可能であれば、当該搭載面には放熱体が設けられなくてもよい。また、どちらか一方の放熱体のみが設けられてもよい。これにより、パワーモジュールへの発熱体の設置態様及び、冷却装置の構成の自由度が高められるようになり、このような配線構造の採用可能性も高められる。   In the above embodiment, the case where the first and second radiators 20 and 21 are provided on the mounting surface of the cooling device 11 is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and if the heating element provided in the cooling device can be cooled without passing through the radiator, the radiator may not be provided on the mounting surface. Further, only one of the radiators may be provided. Thereby, the installation mode of the heating element to the power module and the degree of freedom of the configuration of the cooling device are increased, and the possibility of adopting such a wiring structure is also increased.

・上記実施形態では、ブロック部11Bが冷却通路11Aの内周部分である場合について例示した。しかしこれに限らず、ブロック部は冷却通路11Aの内周部分とともに、その上部に位置する中央突部を含んでもよい。これによれば、ブロック部の態様に関わらずパワーモジュールの構成の自由度が高められる。   -In above-mentioned embodiment, it illustrated about the case where the block part 11B is an inner peripheral part of 11 A of cooling passages. However, the present invention is not limited to this, and the block portion may include a central protrusion located at the upper portion thereof, together with the inner peripheral portion of the cooling passage 11A. According to this, the freedom degree of a structure of a power module is raised irrespective of the aspect of a block part.

10…電力用半導体素子としてのパワー部品、11…冷却装置、11A…冷却通路、11B…ブロック部、11L…左側面、11R…右側面、12…供給口、13…排出口、14…中央突部、14A…上側中央突部、14B…下側中央突部、15…第1延出部、16…第2延出部、17…段差部、18A…中間層部としての樹脂層、19…温度センサ、20…第1の放熱体、21…第2の放熱体、22…第3の放熱体、23…第4の放熱体、20F〜23F…放熱フィン、26…絶縁層、27…導電層、28…ダイオード、28A…アノード端子、28K…カソード端子、29…トランジスタ、29C…コレクタ端子、29E…エミッタ端子、29G…ゲート端子、30…制御基板、E…直流電源、M…モータ、N…負極バスバー、P…正極バスバー、U,UA,UB…U相バスバー、V…V相バスバー、W…W相バスバー、J1〜J3,J5〜J7…接続線、N1,P1,U1,V1,W1…外部端子、N2,P2,V2,W2…内部配線、N3,N4,P3,P4,U3,V3,W3…連結部、Nu,Nv,Nw,Pu,Pv,Pw,Ud,Uu,Vd,Vu,Wd,Wu…接続端子、GUd,GUu…信号線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power components as a power semiconductor element, 11 ... Cooling device, 11A ... Cooling passage, 11B ... Block part, 11L ... Left side, 11R ... Right side, 12 ... Supply port, 13 ... Discharge port, 14 ... Center protrusion 14A: upper central protrusion, 14B: lower central protrusion, 15: first extending part, 16: second extending part, 17: stepped part, 18A: resin layer as an intermediate layer part, 19 ... Temperature sensor, 20 ... first radiator, 21 ... second radiator, 22 ... third radiator, 23 ... fourth radiator, 20F to 23F ... radiation fin, 26 ... insulating layer, 27 ... conductive 28, diode, 28A, anode terminal, 28K, cathode terminal, 29, transistor, 29C, collector terminal, 29E, emitter terminal, 29G, gate terminal, 30 ... control board, E, DC power supply, M, motor, N ... Negative electrode bus bar, P ... Positive electrode S bar, U, UA, UB ... U phase bus bar, V ... V phase bus bar, W ... W phase bus bar, J1-J3, J5-J7 ... connection line, N1, P1, U1, V1, W1 ... external terminal, N2, P2, V2, W2... Internal wiring, N3, N4, P3, P4, U3, V3, W3... Connection terminal, GUd, GUu... Signal line.

Claims (8)

冷却装置に搭載された電力用半導体素子と冷却装置内の冷却通路を流れる冷媒との間で熱交換が行われる冷却装置付きパワーモジュールであって、
前記冷却装置の前記電力用半導体素子の搭載面と直交する一面に前記冷却通路の一側面を塞ぐ態様にて設けられた絶縁性樹脂からなるブロック部と、前記冷却通路内を前記電力用半導体素子の搭載面と平行に横断する態様で前記ブロック部から導出された同じく絶縁性樹脂からなる中間層部とを備え、
前記電力用半導体素子の電力供給線となる配線が、前記ブロック部から前記中間層部の内部を介して前記冷却装置の外部へと引き出されてなる
ことを特徴とする冷却装置付きパワーモジュール。
A power module with a cooling device in which heat is exchanged between a power semiconductor element mounted on the cooling device and a refrigerant flowing through a cooling passage in the cooling device,
A block portion made of an insulating resin provided in a mode of covering one side surface of the cooling passage on one surface orthogonal to a mounting surface of the power semiconductor device of the cooling device, and the power semiconductor device inside the cooling passage An intermediate layer portion made of the same insulating resin derived from the block portion in a manner transverse to the mounting surface of
A power module with a cooling device, wherein a wiring serving as a power supply line of the power semiconductor element is drawn from the block portion to the outside of the cooling device through the inside of the intermediate layer portion.
前記中間層部は、前記冷却通路を前記電力用半導体素子の搭載面と平行方向に分割する態様で前記ブロック部から導出されてなる
請求項1に記載の冷却装置付きパワーモジュール。
The power module with a cooling device according to claim 1, wherein the intermediate layer portion is led out from the block portion in a mode in which the cooling passage is divided in a direction parallel to a mounting surface of the power semiconductor element.
前記電力用半導体素子の電力供給線として前記ブロック部から前記中間層部の内部を介して引き出される配線が、板状の導電性金属材料からなるバスバーである
請求項1または2に記載の冷却装置付きパワーモジュール。
The cooling device according to claim 1 or 2, wherein the wiring drawn out from the block portion through the inside of the intermediate layer portion as a power supply line of the power semiconductor element is a bus bar made of a plate-like conductive metal material. With power module.
前記中間層部には温度センサが一体に設けられてなる
請求項1〜3のいずれか一項に記載の冷却装置付きパワーモジュール。
The power module with a cooling device according to any one of claims 1 to 3, wherein a temperature sensor is integrally provided in the intermediate layer portion.
前記電力用半導体素子として直流電力を交流電力に変換するインバータを構成する複数の素子が前記冷却装置に一括搭載されてなり、当該インバータの母線および変換された相電流が流れる電流線が前記電力用半導体素子の電力供給線として前記ブロック部から前記中間層部の内部を介して引き出されてなる
請求項1〜4のいずれか一項に記載の冷却装置付きパワーモジュール。
A plurality of elements constituting an inverter that converts direct-current power to alternating-current power as the power semiconductor element are collectively mounted on the cooling device, and a bus line of the inverter and a current line through which the converted phase current flows are for the power The power module with a cooling device according to any one of claims 1 to 4, wherein the power module is drawn from the block portion through the inside of the intermediate layer portion as a power supply line of a semiconductor element.
前記インバータを構成する電力用半導体素子が絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタと該トランジスタに逆並列接続されたダイオードとを含む
請求項5に記載の冷却装置付きパワーモジュール。
The power module with a cooling device according to claim 5, wherein the power semiconductor element constituting the inverter includes an insulated gate bipolar transistor and a diode connected in antiparallel to the transistor.
前記冷却装置は前記ブロック部を挟んで対称に設けられてなり、前記電力用半導体素子は、それらブロック部を挟んだ冷却装置の両方に搭載されてなる
請求項1〜6のいずれか一項に記載の冷却装置付きパワーモジュール。
The cooling device is provided symmetrically with the block portion interposed therebetween, and the power semiconductor element is mounted on both of the cooling devices with the block portion interposed therebetween. The power module with a cooling device as described.
前記電力用半導体素子は、前記中間層部の設けられた冷却通路を挟んで前記冷却装置の両面に搭載されてなる
請求項1〜7のいずれか一項に記載の冷却装置付きパワーモジュール。
The power module with a cooling device according to any one of claims 1 to 7, wherein the power semiconductor element is mounted on both surfaces of the cooling device with a cooling passage provided with the intermediate layer portion interposed therebetween.
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