(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024053764
(43)【公開日】2024-04-16
(54)【発明の名称】電子部品モジュール
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20240409BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20240409BHJP
H01L 25/07 20060101ALI20240409BHJP
H01L 23/473 20060101ALI20240409BHJP
【FI】
H02M7/48 Z
H05K7/20 E
H01L25/04 C
H01L23/46 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022160176
(22)【出願日】2022-10-04
(71)【出願人】
【識別番号】501137636
【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100135301
【弁理士】
【氏名又は名称】梶井 良訓
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100207192
【弁理士】
【氏名又は名称】佐々木 健一
(72)【発明者】
【氏名】中村 周平
【テーマコード(参考)】
5E322
5F136
5H770
【Fターム(参考)】
5E322AA01
5E322AA05
5E322AB08
5E322AB11
5E322DA04
5E322FA01
5F136CB06
5F136DA27
5H770AA21
5H770PA11
5H770PA22
5H770PA42
5H770QA08
5H770QA11
5H770QA27
(57)【要約】
【課題】冷却性及び保守容易性を向上させることができる電子部品モジュールを提供することである。
【解決手段】電子部品モジュール10は、冷却器11と、複数の半導体素子13と、複数のヒューズ15とを備える。複数の半導体素子13及びヒューズ15は、冷却器11の厚さ方向での第1配置面11A側及び第2配置面11B側に配置される。複数の第1ヒューズ15aは、冷却器11の厚さ方向から見て、隣り合う第1ヒューズ15aの間から第2ヒューズ15bの少なくとも所定部位が見えるように配置されている。複数の第2ヒューズ15bは、冷却器11の厚さ方向から見て、隣り合う第2ヒューズ15bの間から第1ヒューズ15aの少なくとも所定部位が見えるように配置されている。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定方向で向かい合う一対の第1配置面及び第2配置面を有する支持部材と、
前記所定方向での前記第1配置面側及び前記第2配置面側に配置されるとともに、前記所定方向から見て互いにずれて配置される複数の電子部品と、
前記複数の電子部品のうち、
前記第1配置面側で前記第1配置面に平行な方向に沿って前記支持部材から突出する第1突出部位又は前記第2配置面側で前記第2配置面に平行な方向に沿って前記支持部材から突出する第2突出部位を有するとともに、
前記所定方向から見て、隣り合う前記第1突出部位の間から前記第2突出部位の少なくとも所定部位が見えるように、及び、隣り合う前記第2突出部位の間から前記第1突出部位の少なくとも所定部位が見えるように配置される前記第1配置面側の複数の第1電子部品及び前記第2配置面側の複数の第2電子部品と、
を備える、
電子部品モジュール。
【請求項2】
前記第1配置面側に配置される複数の前記電子部品と、前記第2配置面側に配置される複数の前記電子部品とは、互いに平行な各々の配列方向に沿った位置がずれることによって、前記所定方向及び前記配列方向に直交する方向から見て互い違いに配置される、
請求項1に記載の電子部品モジュール。
【請求項3】
前記複数の電子部品は、
前記第1配置面に配置されて前記第1電子部品に接続される第3電子部品と、
前記第2配置面に配置されて前記第2電子部品に接続される第4電子部品と、
を備える、
請求項1又は請求項2に記載の電子部品モジュール。
【請求項4】
前記支持部材は、冷媒の流路が内部に形成された冷却器であり、
前記第1電子部品及び前記第2電子部品はヒューズであり、
前記第3電子部品及び前記第4電子部品は発熱素子である、
請求項3に記載の電子部品モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、電子部品モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、冷媒の流路を形成する容器の両面に実装される複数の発熱素子を備える冷却器がある。
複数の発熱素子を含む各種の電子部品を実装するモジュールの場合、所望の冷却性を確保しながら、モジュール全体の小型化のために各種の電子部品を高密度に配置する必要が生じる。しかしながら、適宜のタイミングで保守又は交換等の作業が必要になる電子部品が高密度に配置されると、所望の保守容易性を確保することができない可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、冷却性及び保守容易性を向上させることができる電子部品モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態の電子部品モジュールは、支持部材と、複数の電子部品と、複数の電子部品のうちの複数の第1電子部品及び第2電子部品と、を備える。支持部材は、所定方向で向かい合う一対の第1配置面及び第2配置面を有する。複数の電子部品は、所定方向での第1配置面側及び第2配置面側に配置される。複数の電子部品は、所定方向から見て互いにずれて配置される。複数の第1電子部品の各々は、第1配置面側で第1配置面に平行な方向に沿って支持部材から突出する第1突出部位を備える。複数の第2電子部品の各々は、第2配置面側で第2配置面に平行な方向に沿って支持部材から突出する第2突出部位を備える。複数の第1電子部品は、所定方向から見て、隣り合う第1突出部位の間から第2突出部位の少なくとも所定部位が見えるように配置される。複数の第2電子部品は、所定方向から見て、隣り合う第2突出部位の間から第1突出部位の少なくとも所定部位が見えるように配置される。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【
図1】実施形態の電子部品モジュールの構成を示す斜視図。
【
図2】実施形態の電子部品モジュールでの複数の半導体素子及び複数のヒューズの配置をX軸方向から見た図。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、実施形態の電子部品モジュールを、図面を参照して説明する。
図1は、実施形態の電子部品モジュール10の構成を示す斜視図である。
図2は、実施形態の電子部品モジュール10での複数の半導体素子13及び複数のヒューズ15の配置をX軸方向から見た図である。
以下、3次元空間で互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸の各軸方向は、各軸に平行な方向である。例えば
図1に示すように、Z軸方向は電子部品モジュール10での複数の電子部品の配列方向に平行である。Y軸方向は電子部品モジュール10の厚さ方向に平行である。X軸方向は電子部品モジュール10での冷却器の奥行方向に平行である。
【0008】
実施形態の電子部品モジュール10は、例えば、電気設備等に備えられる盤に搭載される電力変換ユニットの一部を構成する。盤は、電源装置及びモータ駆動装置等を構成する配電盤、分電盤及び制御盤等である。電力変換ユニットは、例えば、半導体素子、導体、ヒューズ、キャパシタ(コンデンサ)、トランス、開閉器、遮断器及び計測機器等の各種の回路構成要素を備える。
【0009】
図1及び
図2に示すように、電子部品モジュール10は、例えば、筐体10aと、冷却器11と、複数の半導体素子13と、複数のヒューズ15と、導電部材17と、接続部材19と、を備える。
筐体10aの外形は、例えば、矩形箱型である。筐体10aは、例えば、冷却器11、複数の半導体素子13、複数のヒューズ15、導電部材17及び接続部材19を、内部に収容する。
【0010】
冷却器11は、例えば、内部を流通する液体状又は気体状等の冷媒によって冷却対象物を冷却するヒートシンクである。冷却器11の外形は、例えば直方体の箱型である。冷却器11は、内部に形成された冷媒の流路と外部とを通じさせる供給部11a及び排出部11bを備える。供給部11a及び排出部11bの各々は、例えば外部の配管を接続するための接続部等を備える。
【0011】
冷却器11は、例えば、複数の冷却対象物が配置される一対の第1配置面11A及び第2配置面11Bを備える。一対の第1配置面11A及び第2配置面11Bは、例えば、冷却器11の厚さ方向(Y軸方向)の両側で向かい合うようにして、冷却器11の内部での冷媒の流路に沿うように設けられている。
【0012】
複数の半導体素子13は、例えば、3相の各相でブリッジ接続されることによってブリッジ回路を形成する複数のスイッチング素子及び整流素子等である。スイッチング素子は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)又はMOSFET(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor)等のトランジスタである。整流素子は、各トランジスタに並列に接続されるダイオードである。
【0013】
複数の半導体素子13は、例えば、所望の電気的絶縁距離を確保しながら、冷却器11の第1配置面11Aに配置される複数の第1半導体素子13a及び第2配置面11Bに配置される複数の第2半導体素子13bを備える。
複数の第1半導体素子13aは、例えば、第1配置面11A上でZ軸方向に沿って所定間隔をあけて一列に並んで配置されている。複数の第2半導体素子13bは、例えば、第2配置面11B上でZ軸方向に沿って所定間隔をあけて一列に並んで配置されている。複数の第1半導体素子13aのX軸方向での位置と、複数の第2半導体素子13bのX軸方向での位置とは、例えば同一である。
【0014】
複数の第1半導体素子13aのZ軸方向での位置と、複数の第2半導体素子13bのZ軸方向での位置とは、例えば相違している。複数の第1半導体素子13aと複数の第2半導体素子13bとは、冷却器11の厚さ方向(Y軸方向)から見て、互いにずれて配置されている。
【0015】
図2に示すように、X軸方向から見て、複数の第1半導体素子13aと複数の第2半導体素子13bとは、Z軸方向に沿っていわゆる千鳥配置である。X軸方向から見て、複数の第1半導体素子13aと複数の第2半導体素子13bとは、互いに平行な各々の配列方向(つまりZ軸方向)に沿った位置がずれることによって、互い違いに配置されている。
【0016】
図1及び
図2に示すように、複数のヒューズ15の各々は、例えば、ヒューズ本体21と、マイクロスイッチ23と、締結部材25と、を備える。
ヒューズ本体21は、3相の各相で半導体素子13に接続されている。マイクロスイッチ23は、ヒューズ本体21に接続されている。マイクロスイッチ23は、例えば、ヒューズ本体21の溶断時に信号を出力する。締結部材25は、例えば、所定の締め付けトルクが設定されている締結ねじ等である。締結部材25は、ヒューズ本体21を後述の接続部材19に締結固定する。
【0017】
複数のヒューズ15は、例えば、所望の電気的絶縁距離を確保しながら、冷却器11の厚さ方向(Y軸方向)での第1配置面11A側に配置される複数の第1ヒューズ15a及び第2配置面11B側に配置される複数の第2ヒューズ15bを備える。第1ヒューズ15aは、例えば、3相の各相で2つの第1半導体素子13aに接続されている。第2ヒューズ15bは、例えば、3相の各相で2つの第2半導体素子13bに接続されている。
【0018】
複数の第1ヒューズ15aは、例えば、第1配置面11A側でZ軸方向に沿って所定間隔をあけて一列に並んで配置されている。複数の第2ヒューズ15bは、例えば、第2配置面11B側でZ軸方向に沿って所定間隔をあけて一列に並んで配置されている。複数の第1ヒューズ15aのX軸方向での位置と、複数の第2ヒューズ15bのX軸方向での位置とは、例えば同一である。
複数の第1ヒューズ15aのZ軸方向での位置と、複数の第2ヒューズ15bのZ軸方向での位置とは、例えば相違している。複数の第1ヒューズ15aと複数の第2ヒューズ15bとは、冷却器11の厚さ方向(Y軸方向)から見て、互いにずれて配置されている。
【0019】
図2に示すように、X軸方向から見て、複数の第1ヒューズ15aと複数の第2ヒューズ15bとは、Z軸方向に沿っていわゆる千鳥配置である。X軸方向から見て、複数の第1ヒューズ15aと複数の第2ヒューズ15bとは、互いに平行な各々の配列方向(つまりZ軸方向)に沿った位置がずれることによって、互い違いに配置されている。
【0020】
複数の第1ヒューズ15aは、例えば、各第1ヒューズ15aの全体を、第1配置面11A側で第1配置面11Aに平行な方向に沿って冷却器11から突出させている。複数の第2ヒューズ15bは、例えば、各第2ヒューズ15bの全体を、第2配置面11B側で第2配置面11Bに平行な方向に沿って冷却器11から突出させている。第1配置面11Aに平行な方向及び第2配置面11Bに平行な方向は、例えば、互いに同一のX軸方向である。
【0021】
図2に示すように、複数の第1ヒューズ15aは、冷却器11の厚さ方向(Y軸方向)から見て、例えば、隣り合う第1ヒューズ15aの間から第2ヒューズ15bの少なくとも所定部位が見えるように配置されている。第2ヒューズ15bの所定部位は、少なくとも第2ヒューズ15bの締結部材25及び締結部材25が装着される部位を含む。
【0022】
複数の第2ヒューズ15bは、冷却器11の厚さ方向(Y軸方向)から見て、例えば、隣り合う第2ヒューズ15bの間から第1ヒューズ15aの少なくとも所定部位が見えるように配置されている。第1ヒューズ15aの所定部位は、少なくとも第1ヒューズ15aの締結部材25及び締結部材25が装着される部位を含む。
【0023】
図1に示すように、導電部材17は、例えば、複数の半導体素子13に接続されている。導電部材17は、例えば、外部の電源に接続される正極導電部材17a及び負極導電部材17bを備える。
接続部材19は、例えば、複数の半導体素子13と複数のヒューズ15とを接続する。接続部材19は、例えば、3相の各相で2つの第1半導体素子13aと第1ヒューズ15aのヒューズ本体21とを接続する第1接続部材19aと、3相の各相で2つの第2半導体素子13bと第2ヒューズ15bのヒューズ本体21とを接続する第2接続部材19bと、を備える。
【0024】
以上説明した実施形態によれば、電子部品モジュール10は、冷却器11の厚さ方向(Y軸方向)から見て、互いにずれて配置される複数の半導体素子13及び複数のヒューズ15を備えることにより、所望の電気的絶縁距離及び冷却性を確保しながら、電子部品モジュール10が大型になることを抑制することができる。
【0025】
複数の第1ヒューズ15aは、厚さ方向(Y軸方向)から見て、隣り合う第1ヒューズ15aの間から第2ヒューズ15bの少なくとも所定部位が見えるように配置されている。複数の第2ヒューズ15bは、厚さ方向(Y軸方向)から見て、隣り合う第2ヒューズ15bの間から第1ヒューズ15aの少なくとも所定部位が見えるように配置されている。これらにより、各ヒューズ15a、15bの締結部材25に対して、例えばトルクレンチ等の工具を厚さ方向(Y軸方向)に沿って挿入及び接近(アクセス)させ、所望の作業を容易に実行させるための空間を確保することができる。複数のヒューズ15のように、例えば定期等の適宜のタイミングで交換又は締め付け固定のトルク管理等の保守作業が必要になる電子部品に対して、所望の保守容易性を確保することができる。
【0026】
例えば、複数のヒューズ15が複数の半導体素子13の並びに対して縦横に伸びすぎないようにコンパクトにまとめた配置にすることができる。各ヒューズ15の締結部材25の取り付けに要する空間と、所望の電気的絶縁距離とを両立して確保することができる。複数の半導体素子13を、厚さ方向での向かい合わせからZ軸方向にずらすようにして、Z軸方向に沿って千鳥配置にすることで、相互の接続を容易にしながら、発熱箇所を分散させることができる。例えば複数の半導体素子13又は複数のヒューズ15をZ軸方向に沿って一列に配列する場合に比べて、配列方向に沿った複数の半導体素子13同士又は複数のヒューズ15同士での熱伝達を抑制することができる。
【0027】
以下、変形例について説明する。
上述した実施形態では、複数の半導体素子13及び複数のヒューズ15は、冷却器11に配置されるとしたが、これに限定されない。例えば、複数の半導体素子13及び複数のヒューズ15は、冷却器11の代わりに、所定の支持部材に配置されてもよい。所定の支持部材は、例えば、複数の放熱フィンを備える冷却板又は複数の半導体素子13のうちのスイッチング素子等を駆動制御する駆動基板等の板状部材であってもよい。
【0028】
上述した実施形態では、各ヒューズ15は、各配置面11A,11Bに平行な方向(例えば、X軸方向等)に沿って冷却器11から突出するとしたが、これに限定されない。例えば、各ヒューズ15の所定の少なくとも一部のみが冷却器11から突出してもよい。各ヒューズ15の所定の少なくとも一部は、少なくとも締結部材25及び締結部材25が装着される部位を含む。
【0029】
この場合、複数の第1ヒューズ15aは、冷却器11の厚さ方向(Y軸方向)から見て、例えば、隣り合う第1ヒューズ15aの突出部位(第1突出部位)の間から第2ヒューズ15bの突出部位(第2突出部位)の少なくとも所定部位が見えるように配置されている。第2ヒューズ15bの所定部位は、少なくとも第2ヒューズ15bの締結部材25及び締結部材25が装着される部位を含む。
【0030】
複数の第2ヒューズ15bは、冷却器11の厚さ方向(Y軸方向)から見て、例えば、隣り合う第2ヒューズ15bの突出部位(第2突出部位)の間から第1ヒューズ15aの突出部位(第1突出部位)の少なくとも所定部位が見えるように配置されている。第1ヒューズ15aの所定部位は、少なくとも第1ヒューズ15aの締結部材25及び締結部材25が装着される部位を含む。
【0031】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、電子部品モジュール10は、冷却器11の厚さ方向(Y軸方向)から見て、互いにずれて配置される複数の半導体素子13及び複数のヒューズ15を備えることにより、所望の電気的絶縁距離及び冷却性を確保しながら、電子部品モジュール10が大型になることを抑制することができる。
【0032】
複数の第1ヒューズ15aは、厚さ方向(Y軸方向)から見て、隣り合う第1ヒューズ15aの間から第2ヒューズ15bの少なくとも所定部位が見えるように配置されている。複数の第2ヒューズ15bは、厚さ方向(Y軸方向)から見て、隣り合う第2ヒューズ15bの間から第1ヒューズ15aの少なくとも所定部位が見えるように配置されている。これらにより、各ヒューズ15a、15bの締結部材25に対して、例えばトルクレンチ等の工具を厚さ方向(Y軸方向)に沿って挿入及び接近(アクセス)させ、所望の作業を容易に実行させるための空間を確保することができる。複数のヒューズ15のように、例えば定期等の適宜のタイミングで交換又は締め付け固定のトルク管理等の保守作業が必要になる電子部品に対して、所望の保守容易性を確保することができる。
【0033】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0034】
10…電子部品モジュール、10a…筐体、11…冷却器(支持部材)、11A…第1配置面、11B…第2配置面、13…半導体素子(電子部品、発熱素子)、13a…第1半導体素子(第3電子部品)、13b…第2半導体素子(第4電子部品)、15…ヒューズ(電子部品)、15a…第1ヒューズ(第1電子部品、第1突出部位)、15b…第2ヒューズ(第2電子部品、第2突出部位)、17…導電部材、19…接続部材、21…ヒューズ本体、23…マイクロスイッチ、25…締結部材(所定部位)。