特許 7304540 電力変換装置、及び電力変換装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-29

(45)【発行日】2023-07-07

(54)【発明の名称】電力変換装置、及び電力変換装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 25/07 20060101AFI20230630BHJP

   H01L 25/18 20230101ALI20230630BHJP

   H01L 25/00 20060101ALI20230630BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20230630BHJP

【ＦＩ】

H01L25/04 C

H01L25/00 B

H01L23/36 Z

H01L23/36 D

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019224459

(22)【出願日】2019-12-12

(65)【公開番号】P2021093485

(43)【公開日】2021-06-17

【審査請求日】2022-05-23

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山島 篤志

【審査官】正山 旭

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／２０８２５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／０８０３１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１６１１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２５２５８７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２５／０７

Ｈ０１Ｌ ２５／００

Ｈ０１Ｌ ２３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放熱性を有し、所定空間を取り囲むように形成された収容部を有するケースと、
前記所定空間内に充填された熱伝導性を有する樹脂材と、
前記所定空間内に配設されたコイルと、
前記収容部と篏合する形状を呈し、前記コイルを収納するコイルケースと、
前記コイルケースの側壁に沿うように配設されたパワー半導体素子と、
を備え、
前記パワー半導体素子は、放熱面が前記収容部の側壁に当接した状態で、前記収容部の側壁と前記コイルケースの側壁との間に押圧固定されている、
電力変換装置。

【請求項2】

前記ケースは、ベースプレートと、前記ベースプレート上の所定空間を取り囲むように形成された前記収容部と、を有するヒートシンクである、
請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記収容部の上方に配設された回路基板をさらに備え、
前記コイルは前記回路基板の下面側に実装され、
前記パワー半導体素子は前記回路基板の下面側に実装される、
請求項１又は２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記収容部の側壁は、前記ベースプレートの上面の法線方向に対して傾斜する形状を呈し、
前記コイルケースの側壁は、前記収容部の側壁の傾斜方向と同一方向に傾斜する形状を呈する、
請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記パワー半導体素子は、当該パワー半導体素子と嵌合する前記コイルケースの前記側壁に形成された凹部内に配設されている、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記パワー半導体素子は、前記所定空間内にて、自身の前記放熱面が前記収容部の側壁に当接した状態で、前記収容部の側壁と前記コイルケースの側壁との間に押圧固定されている、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記パワー半導体素子は、前記所定空間外にて、自身の前記放熱面が前記収容部の側壁に当接した状態で、前記収容部の側壁と前記コイルケースの側壁との間に押圧固定されて
いる、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電力変換装置。

【請求項8】

前記ケースは、前記収容部に隣接する位置に、前記所定空間と隣接する第２所定空間を取り囲むように形成された第２収容部を有し、
前記パワー半導体素子は、熱伝導性を有する樹脂材が充填された前記第２所定空間内に配設されている、
請求項７に記載の電力変換装置。

【請求項9】

前記ヒートシンクの前記ベースプレートは、当該電力変換装置の筐体の壁部を構成する、
請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項10】

請求項２に記載の電力変換装置の製造方法であって、
前記収容部の上方に配設された回路基板に、前記コイルと前記パワー半導体素子とを実装する工程と、
前記回路基板を前記ヒートシンクの前記収容部に向かって相対的に移動させ、前記コイルを前記収容部内に収容すると共に、前記パワー半導体素子を前記収容部の側壁と前記コイルケースの側壁との間に押圧固定する工程と、
を備える製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置、及び電力変換装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、充電器やインバータ等の電力変換装置が知られている。

【0003】

一般に、この種の電力変換装置においては、回路基板に実装される電気部品（例えば、パワー半導体素子やコイル）の放熱対策が求められており、従来技術に係る電力変換装置においては、アルミ部材で形成された筐体内に、電気部品が実装された回路基板を収納し、電気部品から発生する熱を、筐体の壁部を介して放熱する構造が採用されている。かかる従来技術に係る電力変換装置においては、筐体の壁部が、ヒートシンクのベースプレートとして構成され、筐体の壁部に伝達された熱は、当該壁部の外側に設けられたヒートシンクのフィンを介して排出される構造となっている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１０８００７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本願の発明者らは、特許文献１にて、この種の電力変換装置において、ヒートシンクのベースプレート（即ち、筐体の壁部）上に、アルミブロックを形成し、当該アルミブロックを介して、回路基板に実装された電気部品（例えば、パワー半導体素子やコイル）の放熱を行う放熱構造を提案した。かかる放熱構造によれば、当該電気部品から効果的に放熱し得るうえ、容易に、当該電気部品を、筐体内に装着することができる。

【0006】

但し、特許文献１の従来技術に係る電力変換装置においては、螺子を用いて、パワー半導体素子をアルミブロックに固定する構成を採用している。かかる構成によると、パワー半導体素子をアルミブロックに固定した後に、当該パワー半導体素子を回路基板にハンダ接続する等の工程が必要となり、製造プロセスの煩雑化の要因となっている。換言すると、特許文献１の従来技術に係る電力変換装置は、製造プロセスの観点で、改善の余地がある。

【0007】

本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、より簡易な製造プロセスで、回路基板に実装されたパワー半導体素子及びコイルの放熱を行うための放熱構造を構成可能な電力変換装置、及び電力変換装置の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前述した課題を解決する主たる本開示は、
放熱性を有し、所定空間を取り囲むように形成された収容部を有するケースと、
前記所定空間内に充填された熱伝導性を有する樹脂材と、
前記所定空間内に配設されたコイルと、
前記収容部と嵌合する形状を呈し、前記コイルを収納するコイルケースと、
前記コイルケースの側壁に沿うように配設されたパワー半導体素子と、
を備え、
前記パワー半導体素子は、放熱面が前記収容部の側壁に当接した状態で、前記収容部の側壁と前記コイルケースの側壁との間に押圧固定されている、
電力変換装置である。

【0009】

又、他の局面では、
上記の電力変換装置において、前記収容部の上方に配設された回路基板をさらに備える電力変換装置の製造方法であって、
前記回路基板に、前記コイルと前記パワー半導体素子とを実装する工程と、
前記回路基板を前記ヒートシンクの前記収容部に向かって相対的に移動させ、前記コイルを前記収容部内に収容すると共に、前記パワー半導体素子を前記収容部の側壁と前記コイルケースの側壁との間に押圧固定する工程と、
を備える製造方法である。

【発明の効果】

【0010】

本開示に係る電力変換装置によれば、より簡易な製造プロセスで、回路基板に実装されたパワー半導体素子及びコイルの放熱を行うための放熱構造を構成することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施形態に係る電力変換装置の放熱構造を示す図

【図2】第１の実施形態に係る電力変換装置の放熱構造の側面断面図

【図3】第１の実施形態に係る電力変換装置の放熱構造の分解斜視図

【図4A】第１の実施形態に係る電力変換装置の製造プロセスを示す図

【図4B】第１の実施形態に係る電力変換装置の製造プロセスを示す図

【図4C】第１の実施形態に係る電力変換装置の製造プロセスを示す図

【図4D】第１の実施形態に係る電力変換装置の製造プロセスを示す図

【図5】第２の実施形態に係る電力変換装置の放熱構造を示す側面断面図

【図6】第３の実施形態に係る電力変換装置の放熱構造を示す側面断面図

【図7】第３の実施形態に係る電力変換装置の放熱構造の収容部及び第２収容部の構成を示す平面図

【図8】第４の実施形態に係る電力変換装置の放熱構造を示す側面断面図

【図9】第５の実施形態に係る電力変換装置の放熱構造を示す側面断面図

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0013】

尚、以下では、各構成の位置関係を明確にするため、図面の上方向を「上方向」と称し、図面の下方向を「下方向」と称して説明する。但し、これらの方向は、本発明の電力変換装置の使用時の姿勢を限定するものではない。

【0014】

（第１の実施形態）
［電力変換装置の放熱構造］
以下、本実施形態に係る電力変換装置の構成の一例について説明する。本実施形態に係る電力変換装置は、例えば、車両に搭載され、車載バッテリに充電を行うための充電器に適用されている。

【0015】

図１は、本実施形態に係る電力変換装置１の放熱構造を示す図である。図２は、本実施形態に係る電力変換装置１の放熱構造の側面断面図である。図３は、本実施形態に係る電力変換装置１の放熱構造の分解斜視図である。

【0016】

図１、図２は、電力変換装置１のコイル４０及びパワー半導体素子５０が、ヒートシンク１０の収容部１１内に固定された状態を示している。尚、図１、図３では、電力変換装置１の筐体の描画を省略している。

【0017】

電力変換装置１は、ヒートシンク１０、樹脂材２０、回路基板３０、コイル４０、コイルケース４１、及びパワー半導体素子５０を備えている。

【0018】

ヒートシンク１０は、コイル４０やパワー半導体素子５０が発生する熱を、電力変換装置１の外部に排出する。ヒートシンク１０は、例えば、回路基板３０を支持するためのベースプレート１２と、ベースプレート１２から下方に突出するフィン１３と、ベースプレート１２の上方に突出するように形成された収容部１１と、を含む。尚、本実施の形態において、ヒートシンク１０は本発明の「ケース」の一例である。

【0019】

尚、ヒートシンク１０は、例えば、電力変換装置１の筐体と一体的に形成されており、ベースプレート１２が当該筐体の壁部を構成している（図２を参照）。そして、電力変換装置１は、ヒートシンク１０のフィン１３が冷媒（例えば、空気冷媒）の通路内に位置するように配設されている。尚、冷媒は空気冷媒に限られず不凍液などの液体冷媒を用いても良い。

【0020】

収容部１１は、ベースプレート１２上に、当該ベースプレート１２上の所定空間（以下、「収容部１１の収納空間」と称する）を取り囲むように配設されている。収容部１１は、例えば、上側が開放された中空の略四角柱形状を呈している。収容部１１は、例えば、ベースプレート１２と同一の金属部材（例えば、アルミニウム材）で、ベースプレート１２と一体的に形成されている。

【0021】

尚、収容部１１は、ベースプレート１２とは別部材により形成されたものであってもよい。例えば、収容部１１は、ベースプレート１２にハンダ接続されることにより、ベースプレート１２に接合されたものであってもよい。

【0022】

収容部１１の収納空間内には、樹脂材２０、コイル４０、コイルケース４１、及びパワー半導体素子５０が配設されている。ここで、コイルケース４１は、収容部１１内に嵌め込まれるように配設されている。そして、パワー半導体素子５０は、収容部１１の側壁１１ａとコイルケース４１の側壁４１ａとの間に挟まれ、収容部１１の側壁１１ａとコイルケース４１の側壁４１ａとの間に押圧固定されるように配設されている。即ち、収容部１１の側壁のうちの一部（図２中の側壁１１ａ）は、パワー半導体素子５０（即ち、パワー半導体素子５０の放熱面５０ａ）と当接する。

【0023】

収容部１１のパワー半導体素子５０と当接する側壁１１ａは、ベースプレート１２の上面の法線方向に対して傾斜する形状を呈している。より具体的には、側壁１１ａは、上方に向かうにつれて、収容部１１の収納空間の断面サイズが大きくなるように、傾斜する形状を呈している。これにより、収容部１１内に、コイルケース４１を嵌め込む際の両者の位置合わせが容易となり、加えて、パワー半導体素子５０の固定状態が安定化することになる。

【0024】

樹脂材２０は、収容部１１の収納空間内に充填された、熱伝導性を有する樹脂材である。樹脂材２０としては、例えば、ポッティング材が用いられる。尚、樹脂材２０としては、熱伝導性だけではなく、絶縁性を有する樹脂材が用いられるのが望ましい。

【0025】

樹脂材２０は、コイル４０と接触し、且つ、ヒートシンク１０の収容部１１及びベースプレート１２と接触した状態で配設されている。これによって、樹脂材２０は、コイル４０からの放熱を行う。即ち、樹脂材２０は、コイル４０が通電され、発熱した際、当該コイル４０の熱を、ヒートシンク１０の収容部１１及びベースプレート１２に伝達し、これにより、コイル４０からの放熱を行う。

【0026】

又、樹脂材２０は、パワー半導体素子５０とも接触しており、パワー半導体素子５０からの放熱も補助する。但し、パワー半導体素子５０からの放熱は、主に、パワー半導体素子５０の放熱面５０ａが接触する収容部１１を介して行われる。

【0027】

回路基板３０は、例えば、ＰＣＢ基板であり、電力変換装置１の回路部を構成する電気部品が実装される。回路基板３０の下面側には、コイル４０及びパワー半導体素子５０が実装されている。より詳細には、回路基板３０には、スルーホールが形成されており、コイル４０及びパワー半導体素子５０は、回路基板３０にスルーホール実装されている。又、回路基板３０には、自身に実装された電気部品同士を電気接続する配線パターン（図示せず）が形成されている。

【0028】

回路基板３０は、収容部１１の上方に、収容部１１から離間して配設され、支持台（図示せず）によって、支持固定されている。尚、回路基板３０は、自身の基板面が、ヒートシンク１０のベースプレート１２と略平行に延在するように配設されている。

【0029】

コイル４０は、例えば、充電器の内部回路に用いられるインダクタンス素子である。コイル４０は、回路基板３０の下面側に実装され、回路基板３０から下方に延在し、収容部１１の収納空間内に配設されている。本実施形態では、コイル４０の一例として、トロイダルコイルが用いられている。

【0030】

コイル４０は、リード部品であり、コイル４０の一端及び他端には、リード線４０ａが設けられている。コイル４０のリード線４０ａは、コイル４０の本体部から上方に向かって延在し、回路基板３０にハンダ接続されている。

【0031】

コイルケース４１は、コイル４０を収納し、コイル４０を整形する絶縁性のケースである。コイルケース４１は、収容部１１と嵌合する形状（より詳細には、凹部４１ａａにパワー半導体素子５０を嵌め込んだ状態で、収容部１１と嵌合する形状）を呈し、収容部１１内に嵌め込まれている。尚、コイルケース４１は、例えば、下側が開放された中空の略四角柱形状を呈している。

【0032】

コイルケース４１の側壁４１ａは、パワー半導体素子５０と嵌合する凹部４１ａａを有する（図３を参照）。そして、パワー半導体素子５０は、コイルケース４１の凹部４１ａａ内に嵌め込まれた状態で、収容部１１の側壁１１ａとコイルケース４１の側壁４１ａとの間に押圧固定されている。

【0033】

ここで、凹部４１ａａは、収容部１１の側壁１１ａの傾斜方向と同一方向に傾斜する形状を呈している。尚、凹部４１ａａが回路基板３０の基板面の法線方向に対して傾斜する角度θ２は、例えば、収容部１１の側壁１１ａが回路基板３０の基板面の法線方向に対して傾斜する角度θ１と略同一となっている（図２を参照）。

【0034】

パワー半導体素子５０は、電力変換装置１の回路部内にて、スイッチング素子として機能する電力変換用の半導体部品である。本実施形態では、パワー半導体素子５０の一例として、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）又はダイオード等のディスクリートデバイスが用いられている。

【0035】

パワー半導体素子５０は、回路基板３０の下面側に実装され、当該回路基板３０から下方に延在し、収容部１１の収納空間内にて、コイルケース４１の側壁４１ａ（ここでは、凹部４１ａａ）に沿うように配設されている。パワー半導体素子５０は、例えば、リード線５０ｂを有するＤＩＰ部品であり、平型の形状を呈している。パワー半導体素子５０のリード線５０ｂは、ハンダ付けにより、回路基板３０に接続されている。尚、パワー半導体素子５０は、少なくとも一方側の側面に、自身が発生した熱を放熱するための放熱面５０ａを有している。

【0036】

パワー半導体素子５０は、放熱面５０ａが露出するようにコイルケース４１の凹部４１ａａに嵌め込まれている。そして、パワー半導体素子５０は、放熱面５０ａ（図２中の右側面）が収容部１１の側壁１１ａに当接した状態となり、放熱面５０ａとは反対側の面（図２中の左側面）がコイルケース４１の側壁４１ａに当接した状態となっている。そして、パワー半導体素子５０は、収容部１１の収納空間内にて、収容部１１の側壁１１ａとコイルケース４１の側壁４１ａ（凹部４１ａａが形成された側壁４１ａ）との間に押圧固定されている。

【0037】

これにより、パワー半導体素子５０の放熱面５０ａは、収容部１１の側壁１１ａと密着した状態となり、パワー半導体素子５０が発生した熱は、収容部１１を介してヒートシンク１０に排出されることになる。

【0038】

尚、パワー半導体素子５０の押圧固定は、パワー半導体素子５０をコイルケース４１の凹部４１ａａに嵌め込んだ状態で、コイルケース４１を収容部１１内に嵌め込むことにより実現される（詳細は後述）。

【0039】

尚、本実施の形態においては、ヒートシンク１０を、本発明の「ケース」の一例として説明したが本開示は、これに限定されない。ヒートシンク１０を、ケースとは別体に設けるようにしても良い。すなわち、電力変換装置１がヒートシンク１０とは別に放熱性のあるケースを有し、ケースの収納空間内に、樹脂材２０を充填することで、ケースの収容部の側壁に当接され、かつ、コイルケース４１の側壁に沿うように配置されたパワー半導体素子５０を放熱する構成としてもよい。

【0040】

［電力変換装置の製造プロセス］
次に、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄを参照して、電力変換装置１の製造プロセスについて、説明する。尚、ここでは、電力変換装置１の放熱構造を構成するための製造プロセスについてのみ、説明する。

【0041】

図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄは、電力変換装置１の製造プロセスを示す図である。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄは、回路基板３０上に、コイル４０及びパワー半導体素子５０を実装し、当該コイル４０及びパワー半導体素子５０を収容部１１の収納空間内に取り付ける際の各工程を時系列順に示している。尚、これらの一連の工程は、例えば、自動組立装置（図示せず）によって実行される。

【0042】

まず、コイルケース４１に収納済みのコイル４０を、回路基板３０に取り付ける（図４Ａ）。

【0043】

次に、パワー半導体素子５０を、回路基板３０のコイル４０が取り付けられた側と同一面側に取り付ける（図４Ｂ）。このとき、放熱面５０ａを外側に向けた状態で、パワー半導体素子５０がコイルケース４１の凹部４１ａａに嵌め込まれるように、パワー半導体素子５０を配設する。これにより、パワー半導体素子５０は、コイルケース４１の凹部４１ａａに、位置決めされ、且つ、係止された状態となる。

【0044】

そして、この状態で、コイル４０のリード線４０ａ及びパワー半導体素子５０のリード線５０ｂを、回路基板３０にハンダ接続する。尚、このハンダ接続工程は、例えば、ディップ方式で行われる。

【0045】

次に、回路基板３０を、コイル４０及びパワー半導体素子５０が収容部１１の収納空間内に入るように移送する（図４Ｃ）。尚、この工程は、例えば、収容部１１の収納空間内に、樹脂材２０（例えば、ポッティング材）を充填した後、当該樹脂材２０が未硬化の状態で行われる。

【0046】

次に、回路基板３０を、コイルケース４１が収容部１１と嵌合する位置まで押し込む（図４Ｄ）。これにより、コイルケース４１は、コイルケース４１の側壁４１ａと収容部１１の側壁１１ａとの間に、パワー半導体素子５０を挟み込んだ状態で、嵌合固定されることになる。これによって、パワー半導体素子５０は、コイルケース４１の側壁４１ａと収容部１１の側壁１１ａとの間に、押圧固定されることになる。そして、樹脂材２０は、この工程の後、時間の経過と共に硬化することになる。

【0047】

尚、収容部１１の側壁１１ａは、上方に向かうにつれて、収容部１１の収納空間の断面サイズが大きくなるように、傾斜する形状を呈し、コイルケース４１の側壁４１ａ（ここでは、凹部４１ａａ）は、収容部１１の側壁１１ａの傾斜方向と同一方向に傾斜する形状を呈している。従って、図４Ｄの工程で、コイルケース４１を収容部１１内に押し込んだ際、コイルケース４１の側壁４１ａからパワー半導体素子５０には、横方向の応力が作用し、パワー半導体素子５０は、自身の放熱面５０ａを収容部１１の側壁１１ａに押し付けた状態で固定されることになる。

【0048】

［効果］
以上のように、本実施形態に係る電力変換装置１によれば、簡易な構成で、コイル４０及びパワー半導体素子５０の固定状態の安定化と、コイル４０及びパワー半導体素子５０の高い放熱性能とを実現することが可能である。

【0049】

特に、本実施形態に係る電力変換装置１によれば、螺子を用いた固定プロセスを行うことなく、コイル４０及びパワー半導体素子５０の放熱を行うための放熱構造を構成することが可能であり、製造プロセスを簡易化できる点で、有用である。又、これによって、コイル４０及びパワー半導体素子５０を固定するための別体の固定部品を設ける必要がないため、部品点数を削減でき、且つ、当該固定部品を設けるためのスペースを省略できる点でも有用である。

【0050】

（第２の実施形態）
次に、図５を参照して、第２の実施形態に係る電力変換装置１について説明する。本実施形態に係る電力変換装置１の放熱構造は、パワー半導体素子５０が収容部１１の収納空間の外側に固定されている点で、第１の実施形態に係る電力変換装置１の放熱構造と相違する。尚、第１の実施形態と共通する構成については、説明を省略する（以下、他の実施形態についても同様）。

【0051】

図５は、第２の実施形態に係る電力変換装置１の放熱構造を示す側面断面図である。

【0052】

本実施形態においては、パワー半導体素子５０は、自身の放熱面５０ａが収容部１１の収納空間の外側の側壁１１ｂと当接するように、収容部１１の収納空間の外側に配設されている。そして、パワー半導体素子５０は、収納空間の外側において、収容部１１の側壁１１ｂと、コイルケース４１の延在部４１Ｒの側壁４１Ｒｂとの間に押圧固定される。

【0053】

ここで、本実施形態に係るコイルケース４１は、コイル４０を収納する本体部４０Ｔに加えて、当該本体部４０Ｔから、収容部１１の収納空間外の側壁１１ｂに対向する位置まで延在する延在部４１Ｒを有している。即ち、延在部４１Ｒは、本体部４０Ｔから、収容部１１を跨いで、収納空間外に延在するように形成されている。

【0054】

延在部４１Ｒは、例えば、本体部４１Ｔが収容部１１の収納空間内に嵌め込まれる際に、収容部１１の一部と嵌合する形状を呈する。換言すると、延在部４１Ｒは、本体部４１Ｔとの間に、収容部１１の一部及びパワー半導体素子５０を挟み込む形状を呈している。本体部４１Ｔが収容部１１の収納空間内に嵌め込まれた際に、収容部１１の一部及びパワー半導体素子５０を本体部４１Ｔと延在部４１Ｒとの間に挟み込むように、延在部４１Ｒの側壁４１Ｒｂが、パワー半導体素子５０を、収容部１１の収納空間の外側の側壁１１ｂに押圧固定する。

【0055】

尚、収容部１１のパワー半導体素子５０と当接する側壁１１ｂは、ベースプレート１２の上面の法線方向に対して傾斜する形状を呈している。より具体的には、側壁１１ｂは、上方に向かうにつれて、側壁１１ｂを形成する収容部１１の壁部の幅が小さくなるように、傾斜する形状を呈している。これにより、コイルケース４１を収容部１１内に押し込んだ際、コイルケース４１の延在部４１Ｒの側壁４１Ｒｂからパワー半導体素子５０には、横方向の応力が作用し、パワー半導体素子５０は、自身の放熱面５０ａを収容部１１の側壁１１ｂに押し付けた状態で固定されることになる（図５中の矢印を参照）。

【0056】

以上のように、本実施形態に係る電力変換装置１によれば、筐体内における収容部１１の占有面積を縮小することができる。但し、本実施形態に係る電力変換装置１においては、パワー半導体素子５０が、樹脂材２０と接触しない構造となるため、パワー半導体素子５０の放熱性能の点では、第１の実施形態に係る電力変換装置１の構成の方が望ましい。

【0057】

（第３の実施形態）
次に、図６を参照して、第３の実施形態に係る電力変換装置１について説明する。本実施形態に係る電力変換装置１は、ヒートシンク１０が、収容部１１に隣接して第２収容部部１１Ｒを有する点で、第２の実施形態に係る電力変換装置１と相違する。

【0058】

図６は、第３の実施形態に係る電力変換装置１の放熱構造を示す側面断面図である。図７は、第３の実施形態に係る電力変換装置１の放熱構造の収容部１１及び第２収容部１１Ｒの構成を示す平面図である。尚、図７では、ヒートシンク１０の構成のみを図示している。

【0059】

追加収容部１１Ｒは、例えば、収容部１１と同様に、中空の略四角柱状を呈する金属部材である。第２収容部１１Ｒは、ベースプレート１２上に、収容部１１が形成する収納空間（以下、「第１収納空間」と称する）と隣接して、コイル４０とは別の電気部品（図示せず）を収納する収納空間（以下、「第２収納空間」と称する）を形成する。ここで、第２収容部１１Ｒと収容部１１とは、両者の間に存在する壁部を共有している。

【0060】

第２収容部１１Ｒが形成する第２収納空間内には、樹脂材２０が配設されている。又、典型的には、当該第２収納空間内には、回路基板３０に実装されたコイル４０とは別の電気部品（例えば、コンデンサ）が収納される。

【0061】

本実施形態においては、パワー半導体素子５０は、第２収納空間内に配設され、第２収容部１１Ｒと収納部１１の間に存在する壁部の側壁１１ｂに、自身の放熱面５０ａを当接した状態で、コイルケース４１の延在部４１Ｒの側壁４１Ｒｂと、収納部１１の側壁１１ｂとの間に押圧固定されている。

【0062】

以上のように、本実施形態に係る電力変換装置１によれば、パワー半導体素子５０を、樹脂材２０と接触させることができるため、第２の実施形態に係る電力変換装置１と比較して、パワー半導体素子５０の放熱性能を向上することが可能である。

【0063】

（第４の実施形態）
次に、図８を参照して、第４の実施形態に係る電力変換装置１について説明する。本実施形態に係る電力変換装置１は、コイルケース４１の延在部４１Ｒにて、パワー半導体素子５０を押圧固定する際、付勢バネ４１Ｒｃの付勢力を利用する点で、第３の実施形態に係る電力変換装置１と相違する。

【0064】

図８は、第４の実施形態に係る電力変換装置１の放熱構造を示す側面断面図である。

【0065】

本実施形態に係るコイルケース４１の延在部４１Ｒは、パワー半導体素子５０を押圧固定する側壁４１Ｒｂの第１面とは反対側の第２面に、付勢バネ４１Ｒｃを有している。付勢バネ４１Ｒｃは、コイルケース４１の本体部４１Ｔが収納部１１の第１収納空間内に嵌め込まれた際に、第２収納部１１Ｒの側壁１１Ｒｃと対向する位置に配設されている。そして、付勢バネ４１Ｒｃは、コイルケース４１の本体部４１Ｔが収納部１１の収納空間内に嵌め込まれた際に、第２収納部１１Ｒの側壁１１Ｒｃと接触し、自身の付勢力により、コイルケース４１の延在部４１Ｒを、収納部１１の側壁１１ｂが存在する方向、即ち、パワー半導体素子５０を押圧固定する方向に付勢する。

【0066】

尚、本実施形態においては、コイルケース４１の延在部４１Ｒは、収納部１１と嵌合しない形状であってもよい。かかる形状であっても、付勢バネ４１Ｒｃの付勢力によって、パワー半導体素子５０を押圧固定することができるためである。

【0067】

以上のように、本実施形態に係る電力変換装置１によれば、パワー半導体素子５０の固定状態を安定化することが可能である。

【0068】

（第５の実施形態）
次に、図９を参照して、第５の実施形態に係る電力変換装置１について説明する。本実施形態に係る電力変換装置１は、コイルケース４１の延在部４１Ｒの反対側に、更なる延在部４１Ｌが設けられている点で、第２の実施形態に係る電力変換装置１と相違する。

【0069】

更なる延在部４１Ｌは、延在部４１Ｒと同様に、収納部１１の収納空間の外側の側壁まで延在する。本実施形態に係るコイルケース４１は、延在部４１Ｒと更なる延在部Ｌとによって、収納部１１の外側の側壁を挟み込むように、収納部１１と嵌め合う構造となっている。

【0070】

尚、本実施形態に係る電力変換装置１においては、延在部４１Ｒと更なる延在部Ｌとによって、収納部１１と嵌め合う構造となるため、コイルケース４１の本体部４１Ｔは、収容部１１内で嵌め合う形状でなくともよい。

【0071】

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。

【0072】

上記実施形態では、コイル４０の一例として、トロイダルコイル４０を示したが、本発明において、コイル４０の種類は、任意である。例えば、コイル４０は、トランスを構成するコイル４０であってもよい。

【0073】

又、上記実施形態では、パワー半導体素子５０の一例として、ディスクリートデバイスを示したが、パワー半導体素子５０としては、複数個のＩＧＢＴ等が一個のパッケージ内に収納されたモジュール部品が用いられてもよい。

【0074】

又、上記実施形態では、回路基板３０の支持構造の一例として、回路基板３０が電力変換装置１の筐体内に設けられた支持台に支持固定された態様を示した。しかしながら、回路基板３０の支持構造は、任意であり、ヒートシンク１０の収納部１１に支持固定される構造とされてもよい。

【0075】

又、上記実施形態では、コイルケース４１の一例として、凹部４１ａａを有する形状を示した。しかしながら、コイルケース４１は、ヒートシンク１０の収納部１１と嵌合する形状であればよく、凹部４１ａａを有しない形状であってもよい。その場合、パワー半導体素子５０は、コイルケース４１の側壁４１ａに接着材等で仮止めされた状態とすればよい。

【0076】

又、上記実施形態では、電力変換装置１の適用例として、充電器を示した。しかしながら、本発明の電力変換装置１の適用対象は、任意であり、インバータやＤＣＤＣコンバータ等にも適用可能である。

【0077】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0078】

本発明に係る電力変換装置によれば、より簡易な製造プロセスで、回路基板に実装されたパワー半導体素子及びコイルの放熱を行うための放熱構造を構成することが可能である。

【符号の説明】

【0079】

１ 電力変換装置
１０ ヒートシンク
１１ 収容部
１１ａ、１１ｂ 側壁
１１Ｒ 第２収容部
１１Ｒｃ 側壁
１２ ベースプレート
１３ フィン
２０ 樹脂材
３０ 回路基板
４０ コイル
４０ａ リード線
４１ コイルケース
４１ａ 側壁
４１ａａ 凹部
４１Ｔ 本体部
４１Ｒ 延在部
４１Ｒｂ 側壁
４１Ｒｃ 付勢バネ
４１Ｌ 更なる延在部
５０ パワー半導体素子
５０ａ 放熱面
５０ｂ リード線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】