(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体スイッチング素子を有する電力変換回路が実装された絶縁基板が、前記絶縁基板よりも熱伝導率の高い熱伝導板の一端側の領域に実装された回路基板部と、
前記熱伝導板において前記一端側の領域に隣接する他端側の領域であって、前記熱伝導板を厚み方向または面方向に貫通する複数の第１空隙部を有し、前記絶縁基板から前記熱伝導板に伝導した熱を放熱して前記絶縁基板を冷却する放熱部と、
を有する複数の電力変換モジュールと、
前記複数の電力変換モジュールを収納する筐体と、
を備え、
前記電力変換モジュールは、
前記放熱部を外部に露出させた状態で前記回路基板部が前記筐体に収納され、
前記放熱部における前記熱伝導板の厚みが、前記回路基板部の前記熱伝導板の厚みよりも厚く、
前記放熱部の前記熱伝導板における前記他端側の端部領域に、前記放熱部同士を重ねて接合された状態で積層された２つの前記電力変換モジュール同士を固定する係止部を備えること、
を特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記回路基板部における前記熱伝導板を構成する第１領域と、
前記第１領域の面方向において前記第１領域の側面から突出する第２領域と、
を有する第１熱伝導板と、
前記第１熱伝導板よりも厚みが厚く、前記第１空隙部を有し、前記第１熱伝導板の前記第２領域が挿入される第１開口部を側面に有して前記放熱部を構成する第２熱伝導板と、
を備え、
前記第１熱伝導板の前記第２領域が前記第２熱伝導板の前記第１開口部に挿入されて前記熱伝導板が構成され、
前記第２領域は、前記第２熱伝導板に挿入された状態において前記第１空隙部に対応した位置に第２空隙部を備えること、
を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記回路基板部における前記熱伝導板を構成する第３領域と、
前記第３領域の面方向において前記第３領域の側面から突出する第４領域と、
を有する第３熱伝導板と、
前記第３熱伝導板よりも厚みが厚く、前記第１空隙部を有し、前記第３熱伝導板の前記第４領域が挿入される第２開口部を側面に有して前記放熱部を構成する第４熱伝導板と、
を備え、
前記第３熱伝導板の前記第４領域が前記第４熱伝導板の前記第２開口部に挿入されて前記熱伝導板が構成され、
前記第４領域は、前記第４熱伝導板に挿入された状態において前記第１空隙部に対応した位置に、前記第４領域の前記第４熱伝導板への挿入方向に沿って延在する複数の第１スリットを備えること、
を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記回路基板部における前記熱伝導板を構成する第５領域と、
前記第５領域の面方向において前記第５領域の側面から突出する第６領域と、
を有する第５熱伝導板と、
前記第５熱伝導板よりも厚みが厚く、対向する側面間を貫通する第３空隙部を有し、前記第５熱伝導板の前記第６領域が挿入される第３開口部を上面の面方向に対して傾斜して側面に有して前記放熱部を構成する第６熱伝導板と、
を備え、
前記第５熱伝導板の前記第６領域が前記第６熱伝導板の前記第３開口部に挿入されて前記熱伝導板が構成され、
前記第６領域は、前記第６領域の前記第６熱伝導板への挿入方向に沿って延在する複数の第２スリットを備えること、
を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
半導体スイッチング素子を有する電力変換回路が実装された絶縁基板が、前記絶縁基板よりも熱伝導率の高い熱伝導板の一端側の領域に実装された回路基板部と、
前記熱伝導板において前記一端側の領域に隣接する他端側の領域であって、前記熱伝導板を厚み方向または面方向に貫通する複数の第１空隙部を有し、前記絶縁基板から前記熱伝導板に伝導した熱を放熱して前記絶縁基板を冷却する放熱部と、
を有する複数の電力変換モジュールと、
前記複数の電力変換モジュールを収納する筐体と、
を備え、
前記電力変換モジュールは、前記放熱部を外部に露出させた状態で前記回路基板部が前記筐体に収納され、
前記回路基板部の前記熱伝導板は、前記熱伝導板の面方向における前記半導体スイッチング素子の実装位置よりも前記放熱部と反対側の位置に、厚み方向に貫通する第３空隙部を有すること、
を特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
前記第１空隙部に対向する方向から冷却風が吹き付けられること、
を特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記半導体スイッチング素子は、前記回路基板部において前記放熱部側の外縁部領域に配置されていること、
を特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記半導体スイッチング素子は、前記回路基板部において前記放熱部側の端部に配置されていること、
を特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記第１空隙部は、前記回路基板部から離間した位置に設けられること、
を特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記回路基板部における前記絶縁基板と前記熱伝導板との間に、空気よりも熱伝導率の高い熱拡散シートを備えること、
を特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記半導体スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体素子であること、
を特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記回路基板部における前記熱伝導板の表裏面に前記絶縁基板が配置されること、
を特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置の構成要素であるパワーモジュールは、発熱量が大きいためヒートシンクに実装される形態が一般的である。すなわち、パワーモジュールは運転時の発熱量が多い。このため、パワーモジュールは、この熱量を放熱・冷却するためにパワーモジュールの外部に冷却フィンや冷却ファンなどの冷却構造を備える必要がある。このような冷却構造は、電力変換装置の小型化および低コスト化を阻害するため、冷却構造を小型化する技術が検討されている。【０００３】
たとえば、特許文献１には、種々の部品を実装でき、内層の導体層を外部に引き出して基板よりも大きな面積の放熱部が設けられたプリント配線基板が示されている。また、プリント配線基板に放熱部材としてヒートシンクがさらに搭載されることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−９３３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、たとえば上記従来の技術により大容量の電力変換装置を構成する場合、複数のインバータ回路等が必要となり、プリント配線基板の面積が広くなる。この結果、電力変換装置が大型化する。【０００６】
また、たとえばインバータ回路ごとにパワーモジュール化する場合、それぞれ複数の半導体素子を有する複数のパワーモジュールが必要になる。複数のパワーモジュールが必要になる場合、複数のパワーモジュールのそれぞれが発熱しやすいので、複数のパワーモジュールのそれぞれを冷却することが望まれる。このとき、複数のパワーモジュールはヒートシンクにより冷却されるが、ヒートシンクサイズは特に容積が必要とされ、またコストが掛かるため小型化および低コスト化が望まれる。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化および低コスト化が実現可能な電力変換装置、およびこの電力変換装置を実現可能な電力変換モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電力変換装置は、半導体スイッチング素子を有する電力変換回路が実装された絶縁基板が、前記絶縁基板よりも熱伝導率の高い熱伝導板の一端側の領域に実装された回路基板部と、前記熱伝導板において前記一端側の領域に隣接する他端側の領域であって、前記熱伝導板を厚み方向または面方向に貫通する複数の第１空隙部を有し、前記絶縁基板から前記熱伝導板に伝導した熱を放熱して前記絶縁基板を冷却する放熱部と、を有する複数の電力変換モジュールと、前記複数の電力変換モジュールを収納する筐体と、を備え、前記電力変換モジュールは、前記放熱部を外部に露出させた状態で前記回路基板部が前記筐体に収納され、前記放熱部における前記熱伝導板の厚みが、前記回路基板部の前記熱伝導板の厚みよりも厚く、前記放熱部の前記熱伝導板における前記他端側の端部領域に、前記放熱部同士を重ねて接合された状態で積層された２つの前記電力変換モジュール同士を固定する係止部を備えること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小型化および低コスト化が図られた電力変換装置が得られる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換モジュールの斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換モジュールの断面図であり、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換モジュールの下面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換モジュールの他の例を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置用の筐体を示す斜視図である。
【図６】図６は、筐体に２つの電力変換モジュールが収納された状態を示す断面図である。
【図７】図７は、筐体に３つの電力変換モジュールが収納された状態を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２にかかる電力変換モジュールの斜視図である。
【図９】図９は、接合前の３つの実施の形態２にかかる電力変換モジュールを示す断面図である。
【図１０】図１０は、接合後の３つの実施の形態２にかかる電力変換モジュールを示す断面図である。
【図１１】図１１は、筐体に２つの実施の形態２にかかる電力変換モジュールが収納された状態を示す断面図である。
【図１２】図１２は、筐体に３つの実施の形態２にかかる電力変換モジュールが収納された状態を示す断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態３にかかる電力変換モジュールを示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態３にかかる電力変換モジュールの分解図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態４にかかる電力変換モジュールを示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態４にかかる電力変換モジュールの分解図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態５にかかる電力変換モジュールを示す図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施の形態５にかかる電力変換モジュールの分解図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施の形態６にかかる電力変換モジュールを示す断面図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態６にかかる電力変換モジュールを示す下面図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施の形態６にかかる他の電力変換モジュールを示す断面図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施の形態７にかかる電力変換モジュールを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる電力変換装置および電力変換モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。また、平面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付す場合がある。
【００１２】
実施の形態１．
図１〜図３は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換モジュール１を示す図である。図１は、電力変換モジュール１の斜視図である。図２は、電力変換モジュール１の断面図であり、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図３は、電力変換モジュール１の下面図である。また、図４は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換モジュール１の他の例を示す断面図である。
【００１３】
実施の形態１にかかる電力変換モジュール１は、略平板状とされ、回路基板部１０と放熱部２０とを有する。回路基板部１０は、電力変換モジュール１の面方向における一端側（図１〜図３におけるＸ方向の右側）の領域に設けられている。回路基板部１０は、電力変換機能が実行される。回路基板部１０では、熱伝導板３０の一面（上面）上に電力変換回路基板５０が配置されている。電力変換回路基板５０は、半導体スイッチング素子（半導体素子）５１を有して構成された電力変換回路が、たとえばガラスエポキシ基板などの絶縁基板（プリント基板）５５に実装されている。電力変換回路としては、たとえばインバータ回路およびコンバータ回路のうちのいずれか、またはその両方が実装される。電力変換回路基板５０は、たとえばネジ止めにより回路基板部１０の熱伝導板３０の上面に固定される。
【００１４】
電力変換回路基板５０においては、該電力変換回路基板５０の内層に設けられた配線５３に、該電力変換回路基板５０の上層に設けられた半導体スイッチング素子５１が電気的に接続されている。半導体スイッチング素子５１は、その一面（下面）に設けられた半導体スイッチング素子の電極（接合部）５１ａに、半田接合部５２を介して配線５３が電気的および物理的に接続されている。半導体スイッチング素子５１においては、半導体スイッチング素子の電極（接合部）５１ａは、下面（絶縁基板５５との対向面）のみに設けられている。半導体スイッチング素子５１としては、たとえば珪素（シリコン：Ｓｉ）系半導体を用いたＩＧＢＴまたはＦＥＴなどの半導体素子が用いられる。また、配線５３の一端部が電力変換回路基板５０の面方向において電力変換回路基板５０の一端側（図１〜図３におけるＸ方向の右側）から突出した部分は、電力変換回路を外部回路と接続するための入出力端子５４とされる。
【００１５】
熱伝導板３０は、絶縁基板５５よりも熱伝導率が高い、すなわち絶縁基板５５よりも熱抵抗が低い材料により構成されている。このような熱伝導板３０としては、たとえばアルミニウムまたは銅等の熱伝導率の高い（熱抵抗の低い）金属板が用いられる。また、金属板の代わりに、絶縁基板５５よりも熱伝導率が高い、すなわち絶縁基板５５よりも熱抵抗が低い樹脂材料などからなる基板を用いてもよい。
【００１６】
放熱部２０は、熱伝導板３０において、電力変換モジュール１の面方向における他端側（図１〜図３におけるＸ方向の左側）の領域に、回路基板部１０に隣接して設けられている冷却構造体である。放熱部２０は、熱伝導板３０における回路基板部１０に隣接した領域自体、すなわち熱伝導板３０における他端側の領域自体である。放熱部２０は、電力変換回路基板５０を冷却するためのヒートシンクとして機能する。
【００１７】
放熱部２０には、熱伝導板３０をその厚み方向に貫通する複数の第１空隙部３１が任意のパターンで設けられている。この第１空隙部３１には、第１空隙部３１に対向する方向（たとえば、熱伝導板３０の面方向に垂直な方向）から、自然空冷または強制空冷の冷却風が吹き付けられる。冷却風６０は、たとえば図２に示されるように、熱伝導板３０の面方向に垂直な方向を風路方向として吹き付けられる。強制空冷を行う場合には、第１空隙部３１に対向する方向（たとえば、熱伝導板３０の面方向に垂直な方向）から冷却風を吹き付けられる送風機が設けられる。
【００１８】
回路基板部１０と放熱部２０との境界の近傍には、熱伝導板３０の表裏面および側面を覆って防水・防塵部材４０が取り付けられる。図１〜図３では、防水・防塵部材４０が回路基板部１０と放熱部２０との境界より放熱部２０側に設けられた場合を示している。なお、電力変換モジュール１の使用条件によっては設けられなくてもよい。
【００１９】
このような実施の形態１にかかる電力変換モジュール１は、図５に示される筐体２１０に１枚、または複数枚が実装されて電力変換装置２００を構成する。図５は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置用の筐体２１０を示す斜視図である。
【００２０】
筐体２１０は、略直方体形状を呈する箱形とされる。筐体２１０は、電力変換モジュール１を収納するための開口部２１１を一側面に備える。たとえば、図５においては、４つの開口部２１１が筐体２１０の一側面に上下方向に並列配置されている。また、筐体２１０の上面には、入出力端子５４を介して電力変換回路を外部の電源に接続するための電源配線２１２、および入出力端子５４に接続して半導体スイッチング素子５１を外部から制御するための制御用端子２１３が配置されている。
【００２１】
図６は、筐体２１０に２つの電力変換モジュール１が収納された状態を示す断面図であり、図５におけるＢ−Ｂ断面に相当する。図７は、筐体２１０に３つの電力変換モジュール１が収納された状態を示す断面図であり、図５におけるＢ−Ｂ断面に相当する。なお、図６では、２つの電力変換モジュール１を収納可能な筐体２１０を示している。また、図７では、３つの電力変換モジュール１を収納可能な筐体２１０を示している。なお、筐体２１０が収納可能な電力変換モジュール１の数は限定されず、用途に合わせて適宜設定されればよい。
【００２２】
筐体２１０には、図６および図７に示されるように、電力変換モジュール１がその面方向を筐体２１０の上面の面方向と同方向（平行）にして収納される。電源配線２１２は、筐体２１０の内部において、該筐体２１０に収納された各電力変換モジュール１の入出力端子５４に接続される。
【００２３】
電力変換モジュール１が筐体２１０に収納される際、たとえば防水・防塵部材４０がストッパとなり、電力変換モジュール１における回路基板部１０のみが筐体２１０に収納される。また、防水・防塵部材４０は、開口部２１１と電力変換モジュール１との隙間をシールして筐体２１０の内部を筐体２１０の外部環境（水、ほこり）から隔離して密閉する。これにより、筐体２１０内に収納された回路基板部１０（電力変換回路基板５０）に対する大気等の外部環境の影響が遮断され、回路基板部１０（電力変換回路基板５０）が外部環境から保護される。防水・防塵部材４０は、開口部２１１と電力変換モジュール１との隙間を確実にシールして筐体２１０の内部を密閉できれば、材料および形状は特に限定されない。
【００２４】
放熱部２０は、筐体２１０から露出した状態とされる。すなわち、放熱部２０は、筐体２１０の上面の面方向において開口部２１１から外部に突出した状態で露出される。筐体２１０に収納された複数の電力変換モジュール１において、筐体２１０から露出したそれぞれの放熱部２０の第１空隙部３１は、熱伝導板３０の面方向において同じ位置とされる。また、筐体２１０に収納されて隣接する電力変換モジュール１において、上側に位置する電力変換モジュール１の回路基板部１０の熱伝導板３０と、下側に位置する電力変換モジュール１の回路基板部１０の半導体スイッチング素子５１との距離は、絶縁距離が確保された距離とされる。
【００２５】
上記のように構成された実施の形態１にかかる電力変換装置２００では、筐体２１０の内部に収納された回路基板部１０における電力変換回路の駆動により、具体的には複数の半導体スイッチング素子５１のスイッチング動作により、半導体スイッチング素子５１が発熱する。この半導体スイッチング素子５１で発生した熱は、半導体スイッチング素子の電極（接合部）５１ａ、半田接合部５２、配線５３、絶縁基板（プリント基板）５５を介して、一部が半導体スイッチング素子５１の下部領域の熱伝導板３０に伝導される。そして、半導体スイッチング素子５１の下部領域の熱伝導板３０に伝導された熱は、図２において矢印Ｈで示される方向に沿って、放熱部２０の熱伝導板３０に伝導される。
【００２６】
ここで、筐体２１０の外部に露出されている放熱部２０では、外部に露出した熱伝導板３０から熱が放熱される。そして、放熱部２０は、第１空隙部３１に対向する方向（たとえば、熱伝導板３０の面方向に垂直な方向）から第１空隙部３１に冷却風６０が吹き付けられる。冷却風６０は、たとえば図６および図７に示されるように、熱伝導板３０の面方向に垂直な方向から吹き付けられる。これにより、放熱部２０では強制的に熱伝導板３０から熱が奪われて放熱が促進される。また、筐体２１０に収納された複数の電力変換モジュール１において、筐体２１０から露出した放熱部２０の第１空隙部３１は、熱伝導板３０の面方向において同じ位置とされている。これにより、冷却風６０は、筐体２１０に収納された全ての電力変換モジュール１の第１空隙部３１を貫通して通り抜けることができる。
【００２７】
したがって、筐体２１０に収納された全ての電力変換モジュール１において、半導体スイッチング素子５１の下部領域の熱伝導板３０に伝導された熱は、放熱部２０の熱伝導板３０において効率的に放熱される。これにより、筐体２１０に収納された全ての電力変換モジュール１において、半導体スイッチング素子５１の電極（接合部）５１ａおよび半田接合部５２の温度をより効率的に低減でき、さらに半導体スイッチング素子５１自体の温度をより効率的に低減でき、熱による半田接合部５２への悪影響（溶融）および半導体スイッチング素子５１への悪影響をより抑制できる。
【００２８】
上述したように放熱部２０の熱伝導板３０の熱が放熱されることにより、放熱部２０の熱伝導板３０と回路基板部１０の熱伝導板３０との間には温度勾配が生じる。このため、半導体スイッチング素子５１の下部領域の熱伝導板３０に伝導された熱は、放熱部２０の熱伝導板３０に伝導され易くなる。したがって、該熱のうちより多くの熱が放熱部２０の熱伝導板３０に伝導され、放熱部２０で放熱されることになる。
【００２９】
ここで、半導体スイッチング素子５１は、絶縁基板５５の面方向において放熱部２０に近い、放熱部２０側の外縁部領域上に実装されている。このため、半導体スイッチング素子５１の下部領域の熱伝導板３０に伝導された熱は、より放熱部２０の熱伝導板３０に伝導され易く、該熱のうちより多くの熱が放熱部２０の熱伝導板３０に伝導されて放熱される。また、半導体スイッチング素子５１の下部領域の熱伝導板３０に伝導された熱のうちより多くの熱が放熱部２０の熱伝導板３０に伝導されるため、回路基板部１０の熱伝導板３０から筐体２１０内に放熱される熱量が減少し、筐体２１０内の温度上昇が抑制される。したがって、半導体スイッチング素子５１の電極（接合部）５１ａおよび半田接合部５２の温度をより効率的に低減でき、さらに半導体スイッチング素子５１を含む電力変換回路基板５０をより効率的に低減でき、熱による半田接合部５２への悪影響（溶融）および半導体スイッチング素子５１への悪影響をより抑制できる。
【００３０】
また、図１〜図３では、半導体スイッチング素子５１は、熱伝導板３０の面方向において回路基板部１０と放熱部２０との境界から回路基板部１０側に未実装領域１１を介して設けられており、回路基板部１０と放熱部２０との境界から離れている。ここで、半導体スイッチング素子５１は、できるだけ放熱部２０側に寄せて実装されることが好ましい。そして、半導体スイッチング素子５１は、図４に示されるように、半導体スイッチング素子５１の放熱部２０側の端部が、回路基板部１０と放熱部２０との境界の位置に合わせて実装されることが最も好ましい。すなわち、半導体スイッチング素子５１は、回路基板部１０における放熱部２０側の端部に配置されることが好ましい。
【００３１】
これにより、半導体スイッチング素子５１の下部領域の熱伝導板３０に伝導された熱は、より放熱部２０の熱伝導板３０に伝導され易くなり、該熱のうちより多くの熱が放熱部２０の熱伝導板３０に伝導されて放熱される。また、半導体スイッチング素子５１の下部領域の熱伝導板３０に伝導された熱のうちより多くの熱が放熱部２０の熱伝導板３０に伝導されるため、回路基板部１０の熱伝導板３０から筐体２１０内に放熱される熱量が減少し、筐体２１０内の温度上昇が抑制される。したがって、半導体スイッチング素子５１の電極（接合部）５１ａおよび半田接合部５２の温度をより効率的に低減でき、さらに半導体スイッチング素子５１を含む電力変換回路基板５０の温度をより効率的に低減でき、熱による半田接合部５２への悪影響（溶融）および半導体スイッチング素子５１への悪影響をより抑制できる。
【００３２】
また、第１空隙部３１は、放熱部２０（熱伝導板３０）の面方向において回路基板部１０と放熱部２０との境界からある程度の距離だけ離間して設けられることが好ましい。すなわち、図２および図３に示されるように、放熱部２０では、放熱部２０の面方向における回路基板部１０側の外縁部領域２１には第１空隙部３１を設けないことが好ましい。すなわち、第１空隙部３１は、回路基板部１０から離間した位置に設けられることが好ましい。これにより、半導体スイッチング素子５１の下部領域の熱伝導板３０から放熱部２０の熱伝導板３０に伝導された熱が、放熱部２０の熱伝導板３０においてその面方向に分散されるため、放熱部２０において効率良く放熱される。
【００３３】
また、熱伝導板３０は、絶縁基板５５よりも熱伝導率が高い、すなわち絶縁基板５５よりも熱抵抗が低い材料により構成されている。このため、半導体スイッチング素子５１から半導体スイッチング素子の電極（接合部）５１ａ、半田接合部５２、配線５３を介して半導体スイッチング素子５１の下部領域の絶縁基板５５に伝導された熱は、該絶縁基板５５の面方向よりも半導体スイッチング素子５１の下部領域の熱伝導板３０に伝導し易い。
【００３４】
これにより、半導体スイッチング素子５１から半導体スイッチング素子５１の下部領域の絶縁基板５５に伝導された熱のうちより多くの熱が、半導体スイッチング素子５１の下部領域の熱伝導板３０に伝導され、さらに放熱部２０の熱伝導板３０に伝導される。また、絶縁基板５５から回路基板部１０の熱伝導板３０に伝導されて筐体２１０内に放熱される熱量が減少し、筐体２１０内の温度上昇が抑制される。したがって、半導体スイッチング素子５１の電極（接合部）５１ａおよび半田接合部５２の温度をより効率的に低減でき、さらに半導体スイッチング素子５１を含む電力変換回路基板５０の温度をより効率的に低減でき、熱による半田接合部５２への悪影響（溶融）および半導体スイッチング素子５１への悪影響をより抑制できる。
【００３５】
また、回路基板部１０の熱伝導板３０に伝導された熱のうちのより多くの熱が放熱部２０の熱伝導板３０に伝導されるようにするために、半導体スイッチング素子５１の下部領域から入出力端子５４までの配線５３の長さは極力短くすることが好ましい。配線５３の長さを短くすることにより、半導体スイッチング素子５１から配線５３に伝導された熱が該配線５３において入出力端子５４側に伝導することが抑制される。これにより、より多くの熱が配線５３から絶縁基板５５を介して半導体スイッチング素子５１の下部領域の熱伝導板３０に伝導され、さらに放熱部２０の熱伝導板３０に伝導される。また、配線５３において入出力端子５４側に伝導して絶縁基板５５および熱伝導板３０を介して筐体２１０内に放熱される熱量が減少し、筐体２１０内の温度上昇が抑制される。したがって、半導体スイッチング素子５１の電極（接合部）５１ａおよび半田接合部５２の温度をより効率的に低減でき、さらに半導体スイッチング素子５１を含む電力変換回路基板５０の温度をより効率的に低減でき、熱による半田接合部５２への悪影響（溶融）および半導体スイッチング素子５１への悪影響をより抑制できる。
【００３６】
また、配線５３の長さを短くすることにより、電力変換回路に、ノイズ、意図しない高周波の振動が発生することが抑制される。
【００３７】
上記のように構成された実施の形態１にかかる電力変換モジュール１では、１枚の熱伝導板３０の一端側の領域に電力変換回路基板５０が実装され（回路基板部１０）、電力変換回路基板５０が実装されない他端側の領域（放熱部２０）がヒートシンク（放熱板）として使用される。これにより、電力変換回路として機能する回路基板部１０と、該回路基板部１０を冷却するための放熱部２０とが熱伝導板３０の面方向に沿って形成されるため、薄型の電力変換モジュール１が実現可能である。
【００３８】
また、電力変換モジュール１では、１枚の熱伝導板３０に複数の第１空隙部３１が設けられただけの簡易な構造により、放熱部２０が構成されている。このため、放熱部２０は熱伝導板３０の切り出しと穴あけ加工のみで作製することができ、ヒートシンク（放熱板）の製造工程を簡略化し、製造コストを低減することができる。
【００３９】
また、実施の形態１にかかる電力変換装置２００は、筐体２１０に薄型の電力変換モジュール１が収納されて構成されるため、薄型の電力変換装置２００が実現可能である。
【００４０】
また、実施の形態１にかかる電力変換装置２００では、筐体２１０に薄型の複数の電力変換モジュール１が並列に収納されて構成されることにより、大容量の電力変換装置を構成することが可能である。この場合、複数の電力変換モジュール１における各放熱部２０は、電力変換モジュール１の面方向における同一領域内において重なった状態で配置される。このため、複数の電力変換モジュール１を用いて電力変換装置２００が構成された場合でも、ヒートシンク（放熱板）として必要な面積は１つの放熱部２０の面積だけである。これにより、ヒートシンクおよび電力変換装置２００の小型化が可能である。したがって、実施の形態１にかかる電力変換装置２００では、１つの電力変換装置２００の面積に多数の電力変換モジュール１を重ねて配置することにより、大容量かつ小型の電力変換装置を実現可能である。
【００４１】
また、実施の形態１にかかる電力変換装置２００では、同一構造の複数の電力変換モジュール１を筐体２１０内に重ねて収納することで出力容量の増加が可能となる。このため、大容量の電力変換装置を構成する場合でも、電力変換装置の面積が拡大せず、配線に用いる導体の使用量を削減できる。したがって、実施の形態１にかかる電力変換装置２００では、大容量かつ低コストの電力変換装置を実現可能である。
【００４２】
また、上述した実施の形態１において、回路基板部１０の熱伝導板の表裏面に電力変換回路基板５０を配置した構成としてもよい。これにより、熱伝導板の表裏面の電力変換回路基板５０に実装された半導体スイッチング素子５１で発生する熱を効率的に放熱部２０に熱伝導させることができ、上述した実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４３】
したがって、実施の形態１によれば、小型の電力変換装置が安価に得られる、という効果を奏する。
【００４４】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２にかかる電力変換モジュール７０の斜視図である。電力変換モジュール７０は、放熱部２０の熱伝導板３０の厚みを回路基板部１０の厚みよりも厚くした熱伝導板７１を熱伝導板３０の代わりに有すること以外は、実施の形態１にかかる電力変換モジュール１と同様の構成および効果を有する。すなわち、回路基板部１０は、熱伝導板７１の面方向における一端側の領域に設けられている。また、放熱部２０は、熱伝導板７１において、面方向における他端側の領域に、回路基板部１０に隣接して設けられている。第１空隙部３１は、電力変換モジュール１と同様に熱伝導板７１をその厚み方向に貫通する。なお、図８においては、熱伝導板７１に注目して示しており、電力変換モジュール７０の構成部材のうち熱伝導板７１以外の記載を省略している。
【００４５】
図８および図９に示されるように、熱伝導板７１の放熱部２０側の他端側（図８および図９におけるＸ方向の左側）の上面端部領域および下面端部領域の少なくとも一方には、上下に重ねられた電力変換モジュール７０の放熱部２０同士を隙間無く重ねて積層固定するための係止部７２が設けられている。図９は、接合前の３つの実施の形態２にかかる電力変換モジュール７０を示す断面図である。なお、図８においては、係止部７２が熱伝導板７１の放熱部２０側の上面端部領域の全幅において設けられているが、係止部７２の配置位置はこれに限定されない。係止部７２は、たとえば熱伝導板７１の放熱部２０側の上面端部領域および下面端部領域の幅方向において部分的に１箇所以上に設けられればよく、断続的に設けられてもよい。
【００４６】
図１０に示されるように、電力変換モジュール７０が重ねて接合された場合には、隣接する電力変換モジュール７０において上側に位置する電力変換モジュール７０の放熱部２０の端部に設けられた係止部７２と、下側に位置する電力変換モジュール７０の放熱部２０の端部に設けられた係止部７２とが係止される。そして、隣接する電力変換モジュール７０において上側に位置する電力変換モジュール７０の放熱部２０と、下側に位置する電力変換モジュール７０の放熱部２０とが隙間無く接合され、積層された状態で固定される。接合された複数の電力変換モジュール７０において、放熱部２０の第１空隙部３１の位置は、熱伝導板７１の面方向において同じ位置とされる。これにより、上側に位置する電力変換モジュール７０の放熱部２０と下側に位置する電力変換モジュール７０の放熱部２０との間の隙間への、第１空隙部３１からの冷却風６０の漏れが無くなり、冷却風６０による放熱部２０の冷却効果が増加する。図１０は、接合後の３つの実施の形態２にかかる電力変換モジュール７０を示す断面図である。
【００４７】
このような効果は、図１１および図１２に示されるように、筐体２１０に複数の電力変換モジュール７０が収納されて電力変換装置が構成された状態でも変わらずに得られる。図１１は、筐体２１０に２つの実施の形態２にかかる電力変換モジュール７０が収納された状態を示す断面図である。図１２は、筐体２１０に３つの実施の形態２にかかる電力変換モジュール７０が収納された状態を示す断面図である。
【００４８】
また、筐体２１０に収納された隣接する電力変換モジュール７０において、上側に位置する電力変換モジュール７０の回路基板部１０の熱伝導板３０と、下側に位置する電力変換モジュール７０の回路基板部１０の半導体スイッチング素子５１とのあいだで絶縁距離が確保されるように放熱部２０の熱伝導板３０の厚みが設定される。
【００４９】
また、実施の形態２にかかる電力変換モジュール７０では、熱伝導板７１の端部に係止部７２を設けたため、熱伝導板７１同士の位置合わせおよび固定が容易にできる、という効果が得られる。
【００５０】
上述したように、実施の形態２にかかる電力変換装置では、上側に位置する電力変換モジュール７０の放熱部２０と下側に位置する電力変換モジュール７０の放熱部２０とが係止部７２により固定される。これにより、上側に位置する電力変換モジュール７０の放熱部２０と下側に位置する電力変換モジュール７０の放熱部２０との間の隙間への第１空隙部３１からの冷却風６０の漏れが無くなり、冷却風６０による放熱部２０の冷却効果が増加する、という効果が得られる。
【００５１】
また、実施の形態２にかかる電力変換装置では、電力変換モジュール７０の熱伝導板７１の端部に係止部７２を設けたため、熱伝導板７１同士の位置合わせおよび固定が容易にできる、という効果が得られる。
【００５２】
実施の形態３．
図１３は、本発明の実施の形態３にかかる電力変換モジュール８０を示す図である。実施の形態３にかかる電力変換モジュール８０は、実施の形態２にかかる電力変換モジュール７０と同じ外観形状を有する。したがって、実施の形態３にかかる電力変換モジュール８０、および筐体２１０に複数の電力変換モジュール８０が収納された電力変換装置は、基本的に実施の形態１および実施の形態２の場合と同様の効果を有する。
【００５３】
図１４は、本発明の実施の形態３にかかる電力変換モジュール８０の分解図である。実施の形態３にかかる電力変換モジュール８０は、熱伝導板７１の代わりに、第１熱伝導板８１と第２熱伝導板８５とにより熱伝導板が構成されている点が実施の形態２にかかる電力変換モジュール７０と異なる。第１熱伝導板８１と第２熱伝導板８５とは、同じ材料により構成されてもよく、異なる材料により構成されてもよい。
【００５４】
第１熱伝導板８１において回路基板部１０に対応する第１領域８２は、たとえば実施の形態２にかかる熱伝導板７１の回路基板部１０に対応する部分と同じサイズとされる。なお、図１３および図１４においては、第１熱伝導板８１と第２熱伝導板８５とに注目して示しており、電力変換モジュール８０の構成部材のうち第１熱伝導板８１と第２熱伝導板８５以外の記載を省略している。
【００５５】
第１熱伝導板８１においては、第２熱伝導板８５に収納される突出部である第２領域８３が、一側面から第１領域８２の面方向に突出して第１領域８２よりも薄い厚みで設けられている。なお、第２領域８３は、第１領域８２と同じ厚みとされてもよい。
【００５６】
第２領域８３には、第２熱伝導板８５に収納された際に第２熱伝導板８５に設けられた第１空隙部３１の位置に対応する位置に第２空隙部８４が設けられている。すなわち、第２空隙部８４は、第２領域８３が第２熱伝導板８５に収納された際に、第１空隙部３１と第２空隙部８４とが第２熱伝導板８５の面方向において互いに同じ位置となるように形成されている。第２空隙部８４は、第２領域８３をその厚み方向に貫通して、第１空隙部３１と同じパターンで設けられている。なお、図１４では１つの第２領域８３を有する構成を示しているが、分割された２つ以上の第２領域８３を備えた構成としてもよい。
【００５７】
第２熱伝導板８５は、たとえば実施の形態２にかかる熱伝導板７１の放熱部２０に対応する部分と同じサイズとされる。第２熱伝導板８５は、第１熱伝導板８１の第２領域８３を収納するために、第１熱伝導板８１の第２領域８３の形状に対応して一側面から内部にわたって設けられた開口部８６を有する。また、第２熱伝導板８５は、開口部８６を有すること以外は、実施の形態２にかかる熱伝導板７１の放熱部２０に対応する部分と同じ構成を有する。
【００５８】
そして、第１熱伝導板８１の第２領域８３が第２熱伝導板８５の開口部８６に挿入されることにより、実施の形態３にかかる電力変換モジュール８０が構成される。ここで、第１熱伝導板８１において第２領域８３が第１領域８２よりも薄い厚みで設けられていることにより、第１領域８２における第２領域８３側の側面がストッパとなり、位置合わせが容易になる。第１熱伝導板８１と第２熱伝導板８５とは、たとえば図示しないネジ等の固定部材によって固定される。
【００５９】
このように構成される電力変換モジュール８０では、相対的に厚い厚みが必要な第２熱伝導板８５と、相対的に厚い厚みが必要とされない第１熱伝導板８１とを別々に作製できる。すなわち、第２熱伝導板８５は、厚い熱伝導板等から削り出すなどの方法により作製できる。一方、第１熱伝導板８１は、薄い熱伝導板等から削り出すなどの方法により作製できる。これにより、第２熱伝導板８５の厚みに合わせた厚い１枚の熱伝導板から削り出す場合に比べて、金属の使用量を削減でき、低コスト化を図ることができる。
【００６０】
上述したように、実施の形態３では、相対的に厚い厚みが必要な第２熱伝導板８５と、相対的に厚い厚みが必要ない第１熱伝導板８１とを別々に作製して電力変換モジュール８０を作製する。これにより、金属の使用量を削減でき、電力変換モジュールおよび電力変換装置の低コスト化を図ることができる。
【００６１】
実施の形態４．
図１５は、本発明の実施の形態４にかかる電力変換モジュール９０を示す図である。実施の形態４にかかる電力変換モジュール９０は、実施の形態２にかかる電力変換モジュール７０および実施の形態３にかかる電力変換モジュール８０と同じ外観形状を有する。したがって、実施の形態４にかかる電力変換モジュール９０、および筐体２１０に複数の電力変換モジュール９０が収納された電力変換装置は、基本的に実施の形態１および実施の形態２の場合と同様の効果を有する。
【００６２】
図１６は、本発明の実施の形態４にかかる電力変換モジュール９０の分解図である。実施の形態４にかかる電力変換モジュール９０は、第２空隙部８４の代わりに複数のライン状の切り込み部（スリット）９４が第２領域９３に設けられた第３熱伝導板９１と、第２熱伝導板８５とにより熱伝導板が構成されている点が実施の形態３にかかる電力変換モジュール８０と異なる。したがって、実施の形態４にかかる電力変換モジュール９０、および筐体２１０に複数の電力変換モジュール９０が収納された電力変換装置は、基本的に実施の形態３の場合と同様の効果を有する。なお、図１５および図１６においては、第３熱伝導板９１と第２熱伝導板８５とに注目して示しており、電力変換モジュール９０の構成部材のうち第３熱伝導板９１と第２熱伝導板８５以外の記載を省略している。
【００６３】
第３熱伝導板９１において回路基板部１０に対応する第１領域９２は、たとえば実施の形態３にかかる第１熱伝導板８１の回路基板部１０に対応する第１領域８２と同じサイズとされる。また、第３熱伝導板９１においては、第２熱伝導板８５に収納される突出部である第２領域９３が、一側面から第１領域９２の面方向に突出して第１領域９２よりも薄い厚みで設けられている。なお、第２領域９３は、第１領域９２と同じ厚みとされてもよい。
【００６４】
第２領域９３には、該第２領域９３の第２熱伝導板８５への収納方向、すなわち第１領域９２から第２領域９３に向かう方向（図１６におけるＸ方向）に沿って延在する複数のライン状の切り込み部９４が設けられている。したがって、第２領域９３には、くし刃状に金属部が設けられている。切り込み部９４の幅（図１６におけるＹ方向）は、第２熱伝導板８５の第１空隙部３１の幅（図１６におけるＹ方向）に比べて細く、第１空隙部３１の幅内に複数本の切り込み部９４が含まれるように設けられる。
【００６５】
そして、第３熱伝導板９１の第２領域９３が第２熱伝導板８５の開口部８６に挿入されることにより、実施の形態４にかかる電力変換モジュール９０が構成される。第３熱伝導板９１と第２熱伝導板８５とは、たとえば図示しないネジ等の固定部材によって固定される。
【００６６】
そして、電力変換モジュール９０では、第１空隙部３１に対向する方向（たとえば、第２熱伝導板８５の面方向に垂直な方向）から吹き付けられて第２熱伝導板８５の第１空隙部３１を流れる冷却風が、第２熱伝導板８５内の第２領域９３の切り込み部９４を通過することで第３熱伝導板９１が冷却される。
【００６７】
このように構成される電力変換モジュール９０では、第３熱伝導板９１の第２領域９３に設けられた空隙部は、ライン状の切り込み部９４とされている。このため、第２熱伝導板８５に第３熱伝導板９１の第２領域９３を挿入して組み立てる際に、第２熱伝導板８５の空隙部（第１空隙部３１）と第３熱伝導板９１の第２領域９３の空隙部（切り込み部９４）との位置合わせを行う必要がなく、第２熱伝導板８５および第３熱伝導板９１との作製が容易になり、加工コストを低減できる。
【００６８】
上述したように、実施の形態４では、第３熱伝導板９１の第２領域９３に設けられる空隙部は、ライン状の切り込み部９４とされる。これにより、第２熱伝導板８５および第３熱伝導板９１との作製が容易になり、加工コストを低減でき、電力変換モジュールおよび電力変換装置の低コスト化を図ることができる。
【００６９】
実施の形態５．
図１７は、本発明の実施の形態５にかかる電力変換モジュール１００を示す図である。図１８は、本発明の実施の形態５にかかる電力変換モジュール１００の分解図である。実施の形態５にかかる電力変換モジュール１００は、第２熱伝導板８５の代わりに第４熱伝導板１０１を有し、該第４熱伝導板１０１に実施の形態４に示した第３熱伝導板９１が該第４熱伝導板１０１に傾斜して挿入された外観形状を有する点が実施の形態４にかかる電力変換モジュール９０と異なる。したがって、実施の形態５にかかる電力変換モジュール１００、および筐体２１０に複数の電力変換モジュール１００が収納された電力変換装置は、基本的に実施の形態１および実施の形態２の場合と同様の効果を有する。
【００７０】
図１７および図１８に示されるように、第４熱伝導板１０１において第３熱伝導板９１が挿入される側と反対側である他端側の上面端部領域および下面端部領域の少なくとも一方には、実施の形態２にかかる電力変換モジュール７０と同様に係止部１０３が設けられている。
【００７１】
また、第４熱伝導板１０１は、冷却風１０５を通過させるための空隙部として、第１空隙部３１の代わりに第３空隙部１０４を備える。第３空隙部１０４は、第４熱伝導板１０１の側面において、第３熱伝導板９１が挿入される側面と直交する一対の側面間を貫通して例えば３層に分割して設けられる。
【００７２】
また、第４熱伝導板１０１は、第３熱伝導板９１の第２領域９３の形状に対応して一側面から内部にわたって設けられた開口部１０２を有する。開口部１０２は、係止部１０３が設けられた側の側面に対向する側面に、第４熱伝導板１０１の面方向に対して傾斜して設けられている。開口部１０２は、たとえば側面における対角線方向に延在するように設けられる。
【００７３】
そして、第３熱伝導板９１の第２領域９３が第４熱伝導板１０１の開口部１０２に挿入されることにより、実施の形態５にかかる電力変換モジュール１００が構成される。第３熱伝導板９１と第４熱伝導板１０１とは、たとえば図示しないネジ等の固定部材によって固定される。
【００７４】
そして、電力変換モジュール１００では、第３空隙部１０４に対向する方向（たとえば、第３空隙部１０４が設けられた側面の面方向に垂直な方向）から吹き付けられて第４熱伝導板１０１の第３空隙部１０４を流れる冷却風１０５が、第３熱伝導板９１の第２領域９３の切り込み部９４を通過することで第３熱伝導板９１が冷却される。そして、第３熱伝導板９１の第２領域９３が第４熱伝導板１０１の面方向に対して傾斜して挿入されているため、冷却風１０５が全ての切り込み部９４を通過でき、第３熱伝導板９１が確実に冷却される。
【００７５】
このように構成される電力変換モジュール１００では、電力変換装置の低背化などのために冷却風の導入方向を第４熱伝導板１０１の側面方向とした場合においても、冷却風１０５を第３熱伝導板９１の第２領域９３の切り込み部９４に当てることができ、第３熱伝導板９１を冷却できる。
【００７６】
上述したように、実施の形態５では、第４熱伝導板１０１の側面間を貫通する第３空隙部１０４を設け、冷却風１０５の導入方向が第４熱伝導板１０１の面方向とされる。また、第３熱伝導板９１の第２領域９３が第４熱伝導板１０１の面方向に対して傾斜して挿入される。これにより、実施の形態５によれば、電力変換装置の低背化が実現可能である。
【００７７】
実施の形態６．
図１９は、本発明の実施の形態６にかかる電力変換モジュール１１０を示す断面図である。図２０は、本発明の実施の形態６にかかる電力変換モジュール１１０を示す下面図である。実施の形態６にかかる電力変換モジュール１１０は、回路基板部１０の熱伝導板３０に第４空隙部１１１が設けられた点が、実施の形態１にかかる電力変換モジュール１と異なる。したがって、実施の形態６にかかる電力変換モジュール１１０、および筐体２１０に複数の電力変換モジュール１１０が収納された電力変換装置は、基本的に実施の形態１の場合と同様の効果を有する。
【００７８】
第４空隙部１１１は、熱伝導板３０の面方向において半導体スイッチング素子５１の実装領域よりも放熱部２０と反対側、すなわち入出力端子５４側の領域の熱伝導板３０に、回路基板部１０と放熱部２０との境界に沿った方向（図２０のＹ方向）に延在して設けられる。なお、図１９では、１本の細いライン状の第４空隙部１１１を示しているが、第４空隙部１１１の形状および数量はこれに限定されない。たとえば、第４空隙部１１１は、分割されて部分的に複数個が設けられてもよい。
【００７９】
そして、第４空隙部１１１は、半導体スイッチング素子５１の入出力端子５４側の側面下端位置から、該側面下端位置における熱伝導板３０に対する垂線に対して入出力端子５４側に４５度の角度をなす仮想ラインよりも外側（入出力端子５４側）に設けられることが好ましい。半導体スイッチング素子５１からは、主に前記仮想ラインよりも内側（放熱部２０側）に熱が伝導し易い。このため、熱伝導板３０における上記の位置に第４空隙部１１１を設けることにより、半導体スイッチング素子５１から伝導した熱が半導体スイッチング素子５１の下部領域の熱伝導板３０により伝導し易くなり、放熱部２０側の熱伝導板３０に伝導し易くなる。
【００８０】
これにより、半導体スイッチング素子５１から伝導される熱のうちより多くの熱が、放熱部２０の熱伝導板３０に伝導されて、放熱される。また、絶縁基板５５から回路基板部１０の前記仮想ラインよりも外側（入出力端子５４側）の熱伝導板３０に伝導されて筐体２１０内に放熱される熱量が減少し、筐体２１０内の温度上昇が抑制される。したがって、半導体スイッチング素子５１の電極（接合部）５１ａおよび半田接合部５２の温度をより効率的に低減でき、さらに半導体スイッチング素子５１を含む電力変換回路基板５０の温度をより効率的に低減でき、熱による半田接合部５２への悪影響（溶融）および半導体スイッチング素子５１への悪影響をより抑制できる。
【００８１】
また、図２１に示されるように、回路基板部１０における前記仮想ラインよりも外側（入出力端子５４側）の熱伝導板３０を無くした構成としてもよい。この場合も上記と同様の効果が得られ、熱伝導板３０に伝導されて筐体２１０内に放熱される熱量が減少し、筐体２１０内の温度上昇が抑制される。図２１は、本発明の実施の形態６にかかる他の電力変換モジュールを示す断面図である。
【００８２】
上述したように、実施の形態６では、回路基板部１０の熱伝導板３０における入出力端子５４側の領域に第４空隙部１１１が設けられる。これにより、半導体スイッチング素子５１から伝導した熱が半導体スイッチング素子５１の下部領域の熱伝導板３０により伝導し易くなり、放熱部２０側の熱伝導板３０に熱伝導し易くなるため、放熱部２０での放熱が促進される。
【００８３】
実施の形態７．
図２２は、本発明の実施の形態７にかかる電力変換モジュール１２０を示す断面図である。実施の形態７にかかる電力変換モジュール１２０は、電力変換回路基板５０と熱伝導板３０との間に、空気よりも熱伝導率が高い熱拡散シート１２１を備える点が、実施の形態１にかかる電力変換モジュール１と異なる。したがって、実施の形態７にかかる電力変換モジュール１２０、および筐体２１０に複数の電力変換モジュール１２０が収納された電力変換装置は、基本的に実施の形態１の場合と同様の効果を有する。
【００８４】
電力変換回路基板５０における半導体スイッチング素子５１の実装面と反対側の面（裏面）に、導体パターン等が形成される場合がある。この場合には、導体パターン等により、電力変換回路基板５０の裏面に凹凸が発生する。このため、電力変換回路基板５０の裏面において導体パターン等が設けられた部分では、導体パターン等を潰さないように電力変換回路基板５０に対向する熱伝導板３０の表面に導体パターン等の形状および厚みに対応した凹部を設けて配置される。この結果、電力変換回路基板５０の裏面と熱伝導板３０との間に空気層が形成される。このような空気層が存在すると、電力変換回路基板５０と熱伝導板３０との間の熱伝導性が低下する。
【００８５】
そこで、実施の形態７にかかる電力変換モジュール１２０では、電力変換回路基板５０と熱伝導板３０との間に熱拡散シート１２１を配置し、該熱拡散シート１２１を介して電力変換回路基板５０と熱伝導板３０とを密着させる。これにより、空気層を無くして、熱拡散シート１２１を介した電力変換回路基板５０と熱伝導板３０との間に熱伝導の良好な熱伝導路を構成し、電力変換回路基板５０と熱伝導板３０との間の熱伝導性を向上させることができる。また、熱拡散シート１２１により熱の横方向（熱伝導板３０の面方向）への熱拡散が更に進むため、横方向に伸びる熱伝導板３０へ熱伝導させ易くなり、放熱部２０側の熱伝導板３０に熱伝導させ易くなる。
【００８６】
上述したように、実施の形態７では、電力変換回路基板５０と熱伝導板３０との間に、空気よりも熱伝導率が高い熱拡散シート１２１を備える。これにより、電力変換回路基板５０と熱伝導板３０との間の空気層が無くなり、電力変換回路基板５０と熱伝導板３０との間の熱伝導性が向上する。また、横方向に伸びる熱伝導板３０へ熱伝導させ易くなり、放熱部２０側の熱伝導板３０に熱伝導させ易くなる。
【００８７】
なお、上述した実施の形態において説明した電力変換装置に適用する半導体スイッチング素子５１としては、珪素（シリコン：Ｓｉ）系半導体と比較して、大きなエネルギーバンド幅を持つワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体によって形成された半導体素子を用いることができる。このＷＢＧ半導体としては、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）系材料、またはダイヤモンド等がある。
【００８８】
このようなＷＢＧ半導体によって形成された半導体素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、半導体素子の小型化が可能であり、これら小型化された半導体素子を用いることにより、これらの半導体素子を組み込んだ電力変換装置の小型化が可能となる。      
【００８９】
また、ＷＢＧ半導体は電力損失が低いため、半導体素子の高効率化が可能であり、延いては、電力変換装置の高効率化が可能になる。
【００９０】
さらに、ＷＢＧ半導体は耐熱性も高く、ヒートシンクや筐体の小型化を図ることができるという利点もあるが、一方で、半導体素子の温度が従来よりも高くなり、それに伴う筐体内部や電気部品の温度上昇を考慮する必要がある。上述した実施の形態において説明した電力変換装置では、半導体素子が発する熱の筐体内部への放熱を抑制することができるので、ＷＢＧ半導体によって形成された半導体素子を適用することが容易となる。
【００９１】
なお、上記の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能である。また、上記の実施の形態に示した技術を、本発明の要旨を逸脱しない範囲で組み合わせる、または一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
以上のように、本発明にかかる電力変換装置は、電力変換装置の小型化および低コスト化に有用である。
【符号の説明】
【００９３】
１  電力変換モジュール、１０  回路基板部、１１  未実装領域、２０  放熱部、２１  外縁部領域、３０  熱伝導板、３１  第１空隙部、４０  防水・防塵部材、５０  電力変換回路基板、５１  半導体スイッチング素子、５２  半田接合部、５３  配線、５４  入出力端子、５５  絶縁基板、６０  冷却風、７０，８０，９０，１００，１１０，１２０  電力変換モジュール、７１  熱伝導板、７２  係止部、８１  第１熱伝導板、８２  第１領域、８３  第２領域、８４  第２空隙部、８５  第２熱伝導板、８６  開口部、９１  第３熱伝導板、９２  第１領域、９３  第２領域、９４  切り込み部、１０１  第４熱伝導板、１０２  開口部、１０３  係止部、１０４  第３空隙部、１０５  冷却風、１１１  第４空隙部、１２１  熱拡散シート、２００  電力変換装置、２１０  筐体、２１１  開口部、２１２  電源配線、２１３  制御用端子。
【要約】
半導体スイッチング素子を有する電力変換回路が実装された絶縁基板が、前記絶縁基板よりも熱伝導率の高い熱伝導板の一端側の領域に実装された回路基板部と、前記熱伝導板において前記一端側の領域に隣接する他端側の領域であって、前記熱伝導板を厚み方向または面方向に貫通する複数の第１空隙部を有し、前記絶縁基板から前記熱伝導板に伝導した熱を放熱して前記絶縁基板を冷却する放熱部と、を有する複数の電力変換モジュールと、前記複数の電力変換モジュールを収納する筐体と、を備え、前記電力変換モジュールは、前記放熱部を外部に露出させた状態で前記回路基板部が前記筐体に収納され、前記放熱部における前記熱伝導板の厚みが、前記回路基板部の前記熱伝導板の厚みよりも厚く、前記放熱部の前記熱伝導板における前記他端側の端部領域に、前記放熱部同士を重ねて接合された状態で積層された２つの前記電力変換モジュール同士を固定する係止部を備える。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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