(57)【要約】【課題】平板状の冷却フィンに複数の電子デバイスを配列した電気装置において、それらの電子デバイスを均一に冷却する。【解決手段】電気装置は、内部に一連の冷却材流路２４が形成された平板状の金属製冷却フィン１０と、冷却フィン１０の平坦面１５に接触して配列された複数の電子デバイス１１と、を有する。電子デバイス１１それぞれが複数の半導体素子２０を有し、これらの半導体素子２０が、冷却フィン１０の平坦面１５に平行な平面内でかつ互いに平行な複数の直線に沿って配列されており、冷却材流路２４は、入口部２５から最奥部２７までの往路流路２８と、最奥部２７から出口部２６までの復路流路２９とからなり、複数の半導体素子２０が配列された複数の直線に沿って、往路流路２８および復路流路２９の両方が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に広がる２枚の平坦面を有する平板状であって内部に一連の冷却材流路が形成された金属製冷却フィンと、前記冷却フィンの２枚の平坦面の少なくとも一方に接触して配列された複数の電子デバイスと、を有する電気装置であって、
前記複数の電子デバイスそれぞれが複数の半導体素子を有し、これらの半導体素子が、前記冷却フィンの平坦面に平行な平面内でかつ互いに平行な複数の直線に沿って配列されており、
前記冷却材流路は、入口部から最奥部までの往路流路と、最奥部から出口部までの復路流路とからなり、前記複数の半導体素子が配列された前記複数の直線に沿って、前記往路流路および復路流路の両方が配置されるように構成されていること、
を特徴とする電気装置。
【請求項２】
前記複数の電子デバイスは複数のネジで前記冷却フィンに取り付けられていて、前記冷却材流路は前記ネジと干渉しない位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、平板状の冷却フィンの表面上に複数の電子デバイスを配列した電気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を利用した電力変換器などの電気装置で、電子デバイスを平板状の冷却フィンに取り付けることによって電子デバイスを冷却する技術が知られている（特許文献１および特許文献２参照）。かかる技術によれば、平板状の冷却フィンの内部に冷却材が通る流路が形成され、その冷却フィンの表面上に電子デバイスが取り付けられる。そして、冷却材を入口部から出口部に向かって流路内に流すことによって冷却フィンが冷却され、それによって電子デバイスが冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−９７３３７号公報
【特許文献２】特開平８−２０４０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来技術の冷却フィンで、冷却材は入口部から出口部に向かって流れるにつれて温度が上昇する。そして、従来の冷却フィンの多くは、冷却材流路が、入口部から出口部に向かって順次流れるため、冷却フィンの冷却材入口部付近と出口部付近で温度差が大きくなり、この温度差によって電子デバイスの電気特性に差が生じ、問題になることがあった。
【０００５】
この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、平板状の冷却フィンの表面上に複数の電子デバイスを配列した電気装置において、それらの電子デバイスを均一に冷却することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る電気装置は、互いに平行に広がる２枚の平坦面を有する平板状であって内部に一連の冷却材流路が形成された金属製冷却フィンと、前記冷却フィンの２枚の平坦面の少なくとも一方に接触して配列された複数の電子デバイスと、を有する電気装置であって、前記複数の電子デバイスそれぞれが複数の半導体素子を有し、これらの半導体素子が、前記冷却フィンの平坦面に平行な平面内でかつ互いに平行な複数の直線に沿って配列されており、前記冷却材流路は、入口部から最奥部までの往路流路と、最奥部から出口部までの復路流路とからなり、前記複数の半導体素子が配列された前記複数の直線に沿って、前記往路流路および復路流路の両方が配置されるように構成されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、平板状の冷却フィンの表面上に複数の電子デバイスを配列した電気装置において、それらの電子デバイスを均一に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る電気装置の一実施形態の平面図である。
【図２】図１の電気装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る電気装置の一実施形態について説明する。図１は、この実施形態の平面図であり、図２は斜視図である。
【００１０】
この実施形態の電気装置は電力変換器の一部をなすものであって、一枚の長方形平板状の冷却フィン１０の片側の平坦面１５上に４個の電子デバイスであるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）モジュール１１および、１６個の抵抗器１２をねじ１３で取り付けた構造になっている。
【００１１】
冷却フィン１０には、図１に示すように４箇所の固定用貫通穴４０が形成され、図２に示すように、ねじ４１を固定用貫通穴４０に挿通させて筐体などに固定することができる。
【００１２】
ＩＧＢＴモジュール１１は扁平なほぼ直方体状であって、その広い平坦面が冷却フィン１０の平坦面１５に接するように取り付けられている。４個のＩＧＢＴモジュール１１が縦横に２列ずつに格子状に配列されている。各ＩＧＢＴモジュール１１の内部には、その平坦面に平行な面内に互いに平行な２直線に沿って、各列に６個の半導体素子（半導体チップ）２０が配列されている。図１に示すように、各ＩＧＢＴモジュール１１内の半導体素子２０が整列し、全体で４列の半導体素子２０の列が形成されている。
【００１３】
抵抗器１２は、冷却フィン１０の平坦面１５上で４個のＩＧＢＴモジュール１１をはさむように、冷却フィン１０の端部に沿って配列されている。
【００１４】
図２に示すように、ＩＧＢＴモジュール１１には複数の電極５０が配置され、電極５０を通じて、抵抗器１２や外部に電気的に接続されている。
【００１５】
冷却フィン１０は、銅などの熱伝導率の高い金属材料でできていて、その内部に、冷却材流路２４が形成されている。冷却材流路２４は、途中に分岐部や合流部がなく、入口部２５から出口部２６までほぼ均一な太さであって、冷却材が一方向に流れる構造になっている。冷却材流路２４には、たとえば冷却水が供給されるように構成されている。入口部２５および出口部２６は、冷却フィン１０の一つの端面１６に、互いに間隔を隔てて配置されている。冷却材流路２４は冷却フィン１０の平坦面１５に平行な面内で蛇行するように延びている。ここで、冷却材流路２４の長さ方向で入口部２５および出口部２６のほぼ中央の位置を最奥部２７と呼び、最奥部２７の上流側を往路流路２８、下流側を復路流路２９と呼ぶことにする。
【００１６】
往路流路２８は、抵抗器１２および各ＩＧＢＴモジュール１１の付近を通過し、復路流路２９は各ＩＧＢＴモジュール１１の付近を通過する。ここで、各ＩＧＢＴモジュール１１内の半導体素子２０の列のそれぞれに沿ってその付近を、往路流路２８と復路流路２９の両方が互いに平行に逆向きに通過するように構成されている。
【００１７】
また、冷却材流路２４は、ＩＧＢＴモジュール１１および抵抗器１２を冷却フィン１０に取り付けるためのねじ１３と干渉しないように配置されている。
【００１８】
ＩＧＢＴモジュール１１や抵抗器１２は通電によって発熱するが、冷却材流路２４を通る冷却材によって冷却される。冷却材は、入口部２５から冷却材流路２４に流入して、次第に加熱されて温度上昇し、出口部２６から流出するときがもっとも高温になっている。したがって、冷却材の温度は、往路流路２８では比較的低く、復路流路２９では比較的高い。この実施形態では、半導体素子２０の列のそれぞれの付近を往路流路２８と復路流路２９の両方が通過するように構成されていることから、この電気装置内の半導体素子２０が均一に冷却される。
【００１９】
上記説明では、冷却フィン１０の片面のみにＩＧＢＴモジュール１１および抵抗器１２を取り付けるものとしたが、冷却フィン１０の両面にこれらの電子デバイスを取り付けてもよい。
【符号の説明】
【００２０】
１０  冷却フィン
１１  ＩＧＢＴモジュール（電子デバイス）
１２  抵抗器
１３  ねじ
１５  平坦面
１６  端面
２０  半導体素子（半導体チップ）
２４  冷却材流路
２５  入口部
２６  出口部
２７  最奥部
２８  往路流路
２９  復路流路
４０  固定用貫通穴
４１  ねじ
５０  電極
【図１】
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【図２】
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