(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置と冷却板が交互に複数段に亘って第１方向に積層されており、
隣接する冷却板の間が、前記第１方向に伸びる冷却前冷却液通路及び前記第１方向に伸びる冷却後冷却液通路で連結されており、
前記冷却前冷却液通路と前記冷却後冷却液通路を結ぶ方向を第２方向とし、前記第１方向と前記第２方向の双方に直交する方向を直交方向としたときに、前記半導体装置は、第２方向において前記冷却前冷却液通路と前記冷却後冷却液通路の間に配置されているとともに、第１半導体装置と前記直交方向の距離が前記第１半導体装置よりも長い第２半導体装置とを含んでおり、
前記第１方向に沿って観測したときに、前記第１半導体装置と第１冷却板と中間板と第２冷却板と前記第２半導体装置とが、この順に積層された積層構造を備えており、
前記直交方向の距離において、
前記第１半導体装置が前記第１冷却板より長く、
前記第２半導体装置が前記第２冷却板より長く、
前記中間板が前記第１冷却板及び前記第２冷却板より長く、
前記第２冷却板が前記第１冷却板より長い、積層型装置。
【請求項２】
前記複数段の積層構造が、前記第１半導体装置と前記第１半導体装置と同寸法の半導体装置が積層されている第１セットと、前記第２半導体装置と前記第２半導体装置と同寸法の半導体装置が積層されている第２セットの並びで構成されており、
前記第１セットに属する半導体装置の各々の重心が、前記第１方向に伸びる第１直線上に揃っており、
前記第２セットに属する半導体装置の各々の重心が、前記第１方向に伸びる第２直線上に揃っている、請求項１に記載の積層型装置。
【請求項３】
前記第１直線と前記第２直線が同一の直線である請求項２に記載の積層型装置。
【請求項４】
前記第１直線と前記第２直線が異なる直線であり、前記第１方向に沿って観察したときに、前記第１半導体装置の前記直交方向における一方側の端部と、前記第２半導体装置の前記直交方向における前記一方側の端部が一致している請求項２に記載の積層型装置。
【請求項５】
さらにハウジングと、前記積層構造に圧縮力を加える構造と、を備えており、
前記中間板が、前記ハウジングの表面に固定されており、
前記積層構造に圧縮力を加える構造は、前記ハウジングの表面側において、前記中間板に対して前記第１方向の両側に設けられており、
前記積層構造は、前記第１方向において、前記中間板と前記積層構造に圧縮力を加える構造との間に配置されており、
前記積層構造は、前記第１方向の両側から圧縮力が加えられる、請求項１から４のいずれか一項に記載の積層型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、積層型装置に関する。特に、半導体装置と冷却板が交互に複数段に亘って積層されている積層型装置に関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置と冷却板が交互に複数段に亘って積層されている積層型装置が、特許文献１に開示されている。各々の冷却板は、内部に冷媒を通過させるために中空構造である。隣接する冷却板の間は、冷却前冷却液通路と冷却後冷却液通路で連結されている。冷却板の積層方向の表面は、半導体装置と接する広い面積を有している。また、冷却板の積層方向では、半導体装置の冷却効率を高くするために厚みが薄く形成されている。そのため、冷却板は強度が弱い。特許文献１は、冷却板が変形することを防止するために、冷却板の開口部の周囲にリブ等を設け、冷却板を補強している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４２３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の積層型装置では、冷却前冷却液通路と冷却後冷却液通路を結ぶ方向と積層方向に直交する方向（以下、直交方向と称する）において、冷却板の距離が半導体装置の距離より短い。そのため、半導体装置と冷却板を積層したときに、直交方向における冷却板の端部が半導体装置の表面に接触する。中空構造を備える冷却板は、端部が屈曲している。そのため、冷却板の強度は、中間部より端部の方が強い。冷却板の端部を半導体装置に接触させると、積層方向に圧縮力を加えて半導体装置と冷却板を位置決めするときに、冷却板が変形することを抑制することができる。なお、冷却板の直交方向の距離が半導体装置の直交方向の距離より長い場合、半導体装置の角部（端部）が冷却板の表面に接触する。積層方向に圧縮力を加えると、半導体装置が冷却板に食い込む恰好となり、冷却板が変形することが起こり得る。
【０００５】
特許文献１は、積層する全ての半導体装置において、直交方向の距離が同じである。特許文献１の構造では、直交方向の距離が短い第１半導体装置と直交方向の距離が長い第２半導体装置を積層する場合、第１半導体装置のサイズに合わせた冷却板（第１冷却板）を用いると、小さな冷却板（直交方向の距離が短い冷却板）で第２半導体装置を冷却することになり、第２半導体装置の冷却性能が低下する。また、第２半導体装置のサイズに合わせた冷却板（第２冷却板）を用いると、大きな冷却板（直交方向の距離が長い冷却板）で第１半導体装置を冷却することになり、第１半導体装置の角部が第２冷却板の表面に接触し、第１半導体装置が第２冷却板に食い込み、第２冷却板が変形することが起こり得る。なお、第１半導体装置は第１冷却板と接触させ、第２半導体装置は第２冷却板と接触させようとしても、第１半導体装置と第２半導体装置の間の冷却板は、第１冷却板又は第２冷却板となる。すなわち、第１半導体装置と第２半導体装置の間の冷却板は、第１半導体装置又は第２半導体装置にとって不適当（冷却板の端部が第１半導体装置に接触しないか、第２半導体装置を十分に冷却できない）なサイズとなる。本明細書は、異なるサイズの半導体装置が積層される積層型装置において、半導体装置の冷却性能を維持しながら、冷却板が変形することを抑制する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書は、半導体装置と冷却板が交互に複数段に亘って積層された積層型装置を開示する。この積層型装置は、隣接する冷却板の間が、冷却前冷却液通路と冷却後冷却液通路で連結されている。また、冷却前冷却液通路と冷却後冷却液通路を結ぶ方向と積層方向に直交する方向を直交方向としたときに、直交方向の距離が短い第１半導体装置と直交方向の距離が長い第２半導体装置を含む。この積層型装置は、積層方向に沿って観測したときに、第１半導体装置と第１冷却板と中間板と第２冷却板と第２半導体装置の積層構造を備えている。また、直交方向の距離において、「第１半導体装置＞第１冷却板＜中間板＞第２冷却板＜第２半導体装置」の関係にあり、「第１冷却板＜第２冷却板」の関係にある。
【０００７】
上記した積層型装置では、第１冷却板は、直交方向の距離が第１冷却板より長い第１半導体装置及び中間板に接触する。そのため、第１冷却板の直交方向の端部が、第１半導体装置及び中間板に接触する。第１冷却板が変形することを抑制することができる。また、第２冷却板も、直交方向の距離が第２冷却板より長い第２半導体装置及び中間板に接触する。第２冷却板の直交方向の端部が第１半導体装置及び中間板に接触するので、第２冷却板が変形することも抑制することできる。さらに、第２半導体装置は、直交方向の距離が第１冷却板より長い第２冷却板に接触する。そのため、第１冷却板を第２半導体装置に接触する形態と比較して、第２半導体装置の冷却性能を高くすることができる。すなわち、上記した積層型装置は、半導体装置の冷却性能を維持しながら、冷却板の変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施例の積層型装置の斜視図を示す。
【図２】図１のII-II線に沿った断面図を示す。
【図３】図１のIII-III線に沿った断面図を示す。
【図４】図３の破線IVで囲まれた範囲の拡大図を示す。
【図５】第２実施例の積層型装置の断面図を示す。
【図６】第１比較例の積層型装置の部分断面図を示す。
【図７】第２比較例の積層型装置の部分断面図を示す。
【図８】第３比較例の積層型装置の部分断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施例）
図１から図３を参照し、積層型装置１００について説明する。なお、図面では、積層型装置１００の主要な構成を明確に示すために、ハウジング１４の一部を省略して示している。また、図２及び図３では、スプリング装置２８の形状を簡略化して示している。以下の説明では、実質的に同じ機能を有する部品について説明する場合、参照番号に付しているアルファベットを省略することがある。
【００１０】
図１に示すように、積層型装置１００は、６個の第１半導体装置３２と、４個の第２半導体装置４０と、冷却器４と、中間板６を備えている。冷却器４は、４個の第１冷却板３４と、３個の第２冷却板３８を備えている。積層型装置１００は、Ｘ方向において、半導体装置３２，４０又は中間板６と、冷却板３４又は３８が交互に積層した構造を有している。具体的には、図２に示すように、２個の第１半導体装置３２ａ，３２ｂが、第１冷却板３４ａ，３４ｂの間に配置されている。２個の第１半導体装置３２ｃ，３２ｄが、第１冷却板３４ｂ，３４ｃの間に配置されている。２個の第１半導体装置３２ｅ，３２ｆが、第１冷却板３４ｃ，３４ｄの間に配置されている。２個の第２半導体装置４０ａ，４０ｂが、第２冷却板３８ａ，３８ｂの間に配置されている。２個の第２半導体装置４０ｃ，４０ｄが、第２冷却板３８ｂ，３８ｃの間に配置されている。また、中間板６が、第１冷却板３４ｄ，第２冷却板３８ａの間に配置されている。すなわち、積層型装置１００は、第１半導体装置３２と第１冷却板３４と中間板６と第２冷却板３８と第２半導体装置４０が積層された積層構造を備えている。なお、中間板６の材料は特に限定されない。例えば、中間板６の材料として、鉄，アルミニウム，銅等（合金を含む）の金属板、あるいは、樹脂板を用いることができる。中間板６は、後述するスプリング装置２８で冷却板に圧縮力を加えたときに、変更しない十分な剛性を有していればよい。なお、Ｘ方向は積層方向の一例である。
【００１１】
図２及び図３に示すように、冷却器４は、冷媒供給管１６と、冷媒排出管３０と、第１冷却板３４ａ〜３４ｄと、第２冷却板３８ａ〜３８ｃを備えている。各々の冷却板３４，３８は、連結管１０ａ，１０ｂで連結されている。冷媒供給管１６は、連結管１０ａに連通している。また、冷媒排出管３０は、連結管１０ｂに連通している。連結管１０ａは冷却前冷却液通路の一例であり、連結管１０ｂは冷却後連結通路の一例である。冷媒供給管１６と冷媒排出管３０は、Ｙ方向に並んでいる。Ｙ方向は、冷却前冷却液通路と冷却後冷却液通路を結ぶ方向の一例である。
【００１２】
冷却板３４ａ〜３４ｄ，３８ａ〜３８ｃの内部は空洞である。そのため、冷媒が、冷却板３４，３８の内部を移動することができる。冷媒供給管１６から供給された冷媒は、連結管１０ａを通じて全ての冷却板３４ａ〜３４ｄ，３８ａ〜３８ｃ３４に分配される。冷媒は、冷却板３４，３８の内部を通過するときに、第１半導体装置３２，第２半導体装置４０の熱を吸収し、連結管１０ｂを通じて冷媒排出管３０から排出される。なお、冷媒は、液体であり、例えば、水、あるいは、ＬＬＣ（Long Life Coolant）である。
【００１３】
冷却板３４及び３８は金属製である。第１半導体装置３２と第１冷却板３４の間に絶縁板５０が配置されており、第２半導体装置４０と第２冷却板３８間に絶縁板５２が配置されている。絶縁板５０によって第１半導体装置３２と第１冷却板３４が絶縁されており、絶縁板５２によって第２半導体装置４０と第２冷却板３８が絶縁されている。
【００１４】
第１半導体装置３２ａ〜３２ｆは、サイズが同一である。また、第２半導体装置４０ａ〜４０ｄは、サイズが同一である。なお、以下の説明では、第１半導体装置３２ａ〜３２ｆ及び第１冷却板３４ａ〜３４ｄを併せて第１セット３６と称することがある。また、第２半導体装置４０ａ〜４０ｄ及び第２冷却板３８ａ〜３８ｃを併せて第２セット４２と称することがある。中間板６の周囲に着目すると、積層型装置１００は、第１半導体装置３２ｅ，３２ｆと第１半導体装置３２ｅ，３２ｆと同寸法の半導体装置３２ａ〜３２ｄが積層されている第１セット３６を備えているといえる。また、積層型装置１００は、第２半導体装置４０ａ，４０ｂと第２半導体装置４０ａ，４０ｂと同寸法の半導体装置４０ｃ，４０ｄが積層されている第２セット４２を備えているといえる。積層型装置１００は、第１セット３６と第２セット４２の並びで構成された積層構造を備えているといえる。なお、積層型装置１００は、例えば、電動車両に搭載する電力変換装置として用いられる。この場合、第１半導体装置３２ａ〜３２ｆがインバータ回路を構成し、第２半導体装置４０ａ〜４０ｄが電圧コンバータ回路を構成することができる。
【００１５】
図１に示すように、固定部２がハウジング１４に設けられている。また、Ｘ方向において固定部２から離れた位置で、支柱２０がハウジング１４に設けられている。支柱２０と冷却器４の間に、スプリング装置２８が配置されている。半導体装置３２，４０，中間板６，冷却板３４及び３８は、固定部２とスプリング装置２８の間に配置される（図２及び図３も参照）。具体的には、第２冷却板３８ｃを固定部２に接触させた状態で、スプリング装置２８が第１冷却板３４ａに力を加えている。スプリング装置２８が第１冷却板３４ａに力を加えることにより、半導体装置２３，４０、冷却板３４，３８を固定している。スプリング装置２８についての詳細な説明は後述する。なお、中間板６は、第１冷却板３４から受ける力と、第２冷却板３８から受ける力を分散する荷重分散板として機能する。そのため、冷却板３４，３８のＸ方向の表面には、均一に力が作用する。
【００１６】
図３に示すように、Ｚ方向において、第２半導体装置４０の長さＬ４は、第１半導体装置３２の長さＬ１より長い。Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に直交している。Ｚ方向は、直交方向の一例である。積層型装置１００では、Ｚ方向の長さが異なる２種類の半導体装置（第１半導体装置３２，第２半導体装置４０）が用いられている。Ｘ方向（積層方向）において、第１半導体装置３２の両面が、第１冷却板３４に接している。第１半導体装置３２の重心（Ｚ方向の中点）と第１冷却板３４の重心（Ｚ方向の中点）は、第１直線３６ａ上に位置している。すなわち、第１セット３６を構成している部品（第１半導体装置３２，第１冷却板３４）の重心が揃っており、全て重心が第１直線３６ａ上に位置している。また、Ｚ方向において、第１冷却板３４の長さＬ２は、第１半導体装置３２の長さＬ１より短い。
【００１７】
また、Ｘ方向（積層方向）において、第２半導体装置４０の両面が、第２冷却板３８に接している。第２半導体装置４０の重心（Ｚ方向の中点）と第２冷却板３８の重心（Ｚ方向の中点）は、第２直線４２ａ上に位置している。すなわち、第２セット４２を構成している部品（第２半導体装置４０，第２冷却板３８）の重心が揃っており、全て重心が第２直線４２ａ上に位置している。また、Ｚ方向において、第２冷却板３８の長さＬ３は、第１半導体装置３２の長さＬ１及び第１冷却板３４の長さＬ２より長く、第２半導体装置４０の長さＬ４及び中間板６の長さＬ５より短い。中間板６の長さＬ５は、第１冷却板３４の長さＬ２及び第２冷却板３８の長さＬ３の双方より長い。なお、第１直線３６ａと第２直線４２ａは一致している。そのため、第１半導体装置３２，第２半導体装置４０，第１冷却板３４，第２冷却板３８及び中間板６の重心が、全て同一の直線３６ａ（４２ａ）上に位置している。
【００１８】
積層型装置１００は、直交方向において、第１半導体装置３２の長さＬ１＞第１冷却板３４の長さＬ１＜中間板６の長さＬ５＞第２冷却板３８の長さＬ３＜第２半導体装置４０の長さＬ４の関係にあるといえる。また、第１半導体装置３２の長さＬ１＜第２冷却板３８の長さＬ３であり、第１冷却板３４の長さＬ２＜第２冷却板３８の長さＬ３の関係にあるといえる。
【００１９】
第１半導体装置３２，第２半導体装置４０，中間板６，第１冷却板３４及び第２冷却板３８は、スプリング装置２８によって、固定部２に押し付けられている。スプリング装置２８は、ハウジング１４に固定されている支柱２０と、冷却器４（第１冷却板３４ａ）の間に配置されている。スプリング装置２８は、第１プレート２２と、第２プレート２６と、コイルスプリング２４を備えている。コイルスプリング２４は、第１プレート２２と第２プレート２６の間に配置されている。スプリング装置を用いることにより、第１半導体装置３２と第１冷却板３４の密着性、及び、第２半導体装置４０と第２冷却板３８の密着性が向上する。第１半導体装置３２と第２半導体装置４０の冷却効率が向上する。
【００２０】
図４，図６〜図８を参照し、積層型装置１００の利点を説明する。図４は、積層型装置１００について、中間板６の周囲の部分拡大図を示している。図６は第１比較例を示し、図７は第２比較例を示し、図８は第３比較例を示している。第１比較例〜第３比較例は、中間板を用いることなく、第１半導体装置３２，第２半導体装置４０及び冷却板（第１冷却板３４，第２冷却板３８）を積層した積層型装置である。なお、図６〜図８は、積層型装置の一部のみを示している。また、第１比較例〜第３比較例において、積層型装置１００と同じ部品には同じ参照番号を付し、説明を省略することがある。
【００２１】
図４に示すように、積層型装置１００は、Ｘ方向に沿って観察したときに、第１半導体装置３２ｅと第１冷却板３４ｄと中間板６と第２冷却板３８ａと第２半導体装置４０ａの積層構造を備えている。積層型装置１００では、第１冷却板３４のＺ方向の端部７０が、第１半導体装置３２又は中間板６に接している。また、第２冷却板３８のＺ方向の端部７２が、第２半導体装置４０又は中間板６に接している。Ｚ方向において、冷却板３４，３８の端部７０，７２は、中央部より強度が強い。そのため、Ｘ方向に圧縮力を加えて、第１半導体装置３２，第２半導体装置４０，第１冷却板３４及び第２冷却板３８を固定するときに、冷却板３４，３８は、端部７０及び７２で力を受けることができる。そのため、積層型装置１００は、冷却板３４，３８の変形を抑制しながら、半導体装置３２，４０と冷却板３４，３８を密着させることができる。
【００２２】
（第１比較例）
図６に示すように、本比較例では、Ｘ方向に沿って観察したときに、第１半導体装置３２と第２冷却板３８と第２半導体装置４０の積層構造を備えている。すなわち、第１半導体装置３２と第２半導体装置４０の間に、絶縁板５０又は絶縁板５２を介して第２冷却板３８が配置されている。第１半導体装置３２と第２半導体装置４０の間に、第２半導体装置４０に適した冷却板（第２冷却板３８）が配置されている。第１半導体装置３２のＺ方向の長さは、第２冷却板３８のＺ方向の長さより短い。なお、絶縁板５０のＺ方向の長さも、第２冷却板３８のＺ方向の長さより短い。この場合、第２冷却板３８の端部７２は、絶縁板５２を介して第２半導体装置４０に接触するが、第１半導体装置３２には接触しない。そのため、Ｘ方向に圧縮力を加えると、第１半導体装置３２から絶縁板５０を介して第２冷却板３８に加わる力を端部７２で受けることができず、第２冷却板３８が変形することが起こり得る。
【００２３】
（第２比較例）
図７に示すように、本比較例では、第１比較例と同様に、Ｘ方向に沿って観察したときに、第１半導体装置３２と第２冷却板３８と第２半導体装置４０の積層構造を備えている。しかしながら、本比較例では、第１半導体装置３２と第２冷却板３８の間に、Ｚ方向の長さが第２冷却板３８より長い絶縁板５０ａを配置している。第２冷却板３８の端部７２は、絶縁板５０ａに接している。そのため、一見すると、Ｘ方向に圧縮力を加えたときに、第２冷却板３８の端部７２で力を受けることができ、第１半導体装置３２から絶縁板５０ａを介して第２冷却板３８の表面に大きな力が加わらないようにも思われる。しかしながら、第１半導体装置３２の冷却性能を高く維持するために、絶縁板５０ａの厚みを厚くすることには限界がある。そのため、端部７２が絶縁板５０ａに接触していても、Ｘ方向に圧縮力を加えたときに、絶縁板５０ａが変形又は破断し、第１半導体装置３２から絶縁板５０ａを介して第２冷却板３８の表面に大きな力が加わることを回避することができない。
【００２４】
（第３比較例）
図８に示すように、本比較例では、Ｘ方向に沿って観察したときに、第１半導体装置３２と第１冷却板３４と第２半導体装置４０の積層構造を備えている。すなわち、第１半導体装置３２と第２半導体装置４０の間に、絶縁板５０又は絶縁板５２を介して第１冷却板３４が配置されている。第１半導体装置３２と第２半導体装置４０の間に、第１半導体装置３２に適した冷却器（第１冷却板３４）が配置されている。この場合、第１冷却板３４の端部７０は、絶縁板５０又は絶縁板５２を介して、第１半導体装置３２又は第２半導体装置４０と接触する。そのため、Ｘ方向に圧縮力を加えても、第１半導体装置３２及び第２半導体装置４０から、絶縁板５０又は絶縁板５２を介して、第１冷却板３４に加わる力を端部７０で受けることができる。しかしながら、Ｚ方向において、第１冷却板３４は、第２半導体装置４０を冷却するには十分な長さを有していない。すなわち、第２半導体装置４０の面積と比較して、絶縁板５２を介して第１冷却板３４が第２半導体装置４０に接触する面積が小さいので、第２半導体装置４０から第１冷却板３４に熱を十分に伝達することができず、第２半導体装置４０の冷却効率が低下することがある。
【００２５】
上記したように、積層型装置１００は、中間板６を用いることにより、第１半導体装置３２と第２冷却板３８が接触すること、及び、第２半導体装置４０と第１冷却板３４が接触することを防止することができる。それにより、半導体装置３２，４０の冷却効率を維持しながら、冷却板３４，３８が変形することを防止することができる。
【００２６】
積層型装置１００の他の利点を説明する。上記したように、第１セット３６を構成している部品（第１半導体装置３２と第１冷却板３４）は、重心が全て揃っている。そのため、第１半導体装置３２ａ〜３２ｃ，第１冷却板３４ａ〜３４ｄに力が均等に加わり、第１半導体装置３２と第１冷却板３４の密着性を向上させることができる。同様に、第２セット４２を構成している部品（第２半導体装置４０と第２冷却板３８）は、重心が全て揃っている。第２半導体装置４０ａ及び４０ｂ，第２冷却板３８ａ〜３８ｃに力が均等に加わり、第２半導体装置４０と第２冷却板３８の密着性を向上させることができる。さらに、積層型装置１００では、第１半導体装置３２，第２半導体装置４０，中間板６，第１冷却板３４及び第２冷却板３８の全ての重心が揃っている。そのため、半導体装置３２，４０，中間板６，冷却板３４及び３８の固定状態が安定する。そのため、振動等が積層型装置１００に加わっても、半導体装置３２，４０，中間板６，冷却板３４及び３８が外れることを防止することができる。
【００２７】
また、上記したように、積層型装置１００は、第１半導体装置３２がインバータ回路を構成し、第２半導体装置４０が電圧コンバータ回路を構成する電力変換装置として用いることができる。第１セット３６を構成している部品の重心を全て揃えることにより、全ての第１半導体装置３２のＺ方向の高さを揃えることができる。具体的には、全ての第１半導体装置３２のＺ方向の表面を、同一のＸ−Ｙ平面上に位置させることができる。これにより、各々の第１半導体装置３２と外部回路等の接続距離の調整を容易にすることができる。同様に、第２セット４２を構成している部品の重心を全て揃えることにより、全ての第２半導体装置４０のＺ方向の高さを揃えることができる。各々の第２半導体装置４０と外部回路等の接続距離の調整を容易にすることができる。
【００２８】
（第２実施例）
図５を参照し、積層型装置２００について説明する。積層型装置２００は積層型装置１００の変形例であり、第１直線３６ａと第２直線４２ａは一致していない。積層型装置２００について、積層型装置１００と同一の構造については、同一又は下二桁が同一の参照番号を付すことにより説明を省略することがある。
【００２９】
積層型装置２００では、第１半導体装置３２及び第１冷却板３４の重心は、全て第１直線３６ａ上に位置している。積層型装置２００は、積層型装置１００と異なり、第１直線３６ａと第２直線４２ａは一致していない。また、第２半導体装置４０及び第２冷却板３８の重心は、全て第２直線４２ａ上に位置している。積層型装置２００では、第１半導体装置３２及び第２半導体装置４０のＺ方向の高さが全て揃っている。より具体的には、Ｘ方向から観察したときの、第１半導体装置３２のＺ方向の一方側の端部と第２半導体装置４０のＺ方向の一方側の端部が一致している。積層型装置２００は、第１半導体装置３２と第２半導体装置４０の全てについて、外部回路等の接続距離の調整を容易にすることができる。
【００３０】
積層型装置２００では、２個のスプリング装置２２８ａ、２２８ｂを用いて半導体装置３２，４０と冷却板３４，３８を固定している。具体的には、Ｘ方向において、ハウジング２１４の中間部に、ハウジング２１４と一体の中間板２０６が設けられている。また、Ｘ方向において中間板２０６から離れた位置で、２個の支柱２２０ａ，２２０ｂがハウジング２１４に設けられている。中間板２０６は、支柱２２０ａと支柱２２０ｂの間に配置されている。
【００３１】
第１半導体装置３２及び第１冷却板３４は、支柱２２０ａと中間板２０６の間に配置されている。スプリング装置２２８ａが、支柱２２０ａと第１冷却板３４ａの間に設けられている。スプリング装置２２８ａが第１冷却板３４ａに圧縮力を加えることにより、第１半導体装置３２及び第１冷却板３４を固定している。スプリング装置２２８ｂが、支柱２２０ｂと第２冷却板３８ｃの間に設けられている。スプリング装置２２８ｂが第２冷却板３８ｃに圧縮力を加えることにより、第２半導体装置４０及び第２冷却板３８を固定している。すなわち、積層型装置２００は、Ｘ方向の両側から積層構造に圧縮力を加える構造を備えている。
【００３２】
積層型装置２００は、中間板２０６がハウジング２１４と一体に形成されているので、第１直線３６ａと第２直線４２ａがすれていても、半導体装置３２，４０と冷却板３４，３８を安定して固定することができる。なお、中間板２０６がハウジング２１４に固定されていない場合、第１直線３６ａと第２直線４２ａがずれていると、半導体装置３２，４０及び／又は冷却板３４，３８が傾き、半導体装置３２，４０と冷却板３４，３８の間に隙間が生じることがある。半導体装置３２，４０及び冷却板３４，３８の固定位置が不安定となり、不具合が生じることがある。
【００３３】
以下、本明細書で開示する電力変換装置について、技術的特徴の幾つかを記す。なお、以下に記す事項は、各々単独で技術的な有用性を有している。
【００３４】
積層型装置は、半導体装置と冷却板が交互に複数段に亘って積層された構造を有する。積層型装置では、隣接する冷却板の間が、冷却前冷却液通路と冷却後冷却液通路で連結されていてよい。積層型装置は、冷却前冷却液通路と冷却後冷却液通路を結ぶ方向と積層方向に直交する方向を直交方向としたときに、直交方向の距離が短い第１半導体装置と直交方向の距離が長い第２半導体装置を含んでいてよい。具体的には、直交方向において第１長さを有する第１半導体装置と、直交方向の長さが第１長さより長い第２長さを有する第２半導体装置を備えていてよい。直交方向の長さが第１長さより短い第１冷却板が、第１半導体装置の積層方向の表裏面に配置されていてよい。直交方向の長さが第２長さより短い第２冷却板が、第２半導体装置の積層方向の表裏面に配置されていてよい。積層型装置は、積層方向に沿って観測したときに、第１半導体装置と第１冷却板と中間板と第２冷却板と第２半導体装置の積層構造を備えていてよい。この場合、積層型装置は、直交方向の距離において、「第１半導体装置＞第１冷却板＜中間板＞第２冷却板＜第２半導体装置」の関係、及び、「第１冷却板＜第２冷却板」の関係を満足していてよい。
【００３５】
積層構造が、第１半導体装置と、第１半導体装置と同寸法の半導体装置が積層されている第１セットを備えていてよい。すなわち、積層構造は、複数の第１半導体装置を備えていてよい。また、積層構造が、第２半導体装置と、第２半導体装置と同寸法の半導体装置が積層されている第２セットを備えていてよい。すなわち、積層構造は、複数の第２半導体装置を備えていてよい。積層構造は、第１セットと第２セットの並びで構成されていてよい。積層方向において、第１セットと第２セットが中間板を介して並んでいてよい。
【００３６】
第１セットに属する半導体装置の重心は、第１直線上に揃っていてよい。この場合、第１セットに属する半導体装置群の重心と、隣接する半導体装置の間に配置される冷却器群の重心が、第１直線上に揃っていてよい。また、第２セットに属する半導体装置の重心は、第２直線上に揃っていてよい。この場合、第２セットに属する半導体装置群の重心と、隣接する半導体装置の間に配置される冷却器群の重心が、第２直線上に揃っていてよい。第１直線と第２直線は、同一の直線であってもよいし、異なる直線であってもよい。具体的には、第１半導体装置，第２半導体装置，第１冷却板及び第２冷却板の重心が、全て同一の直線上に位置していてよい。あるいは、第１半導体と第１冷却板の重心が同一の直線上に位置しており、第２半導体と第２冷却板の重心が同一の直線上であるとともに、第１半導体と第１冷却の重心が位置する直線とは異なる直線上に位置していてよい。第１直線と第２直線が異なる直線の場合、積層方向に沿って観察したときに、第１半導体装置の直交方向における一方側の端部と、第２半導体装置の直交方向における一方側の端部が一致していてよい。
【００３７】
中間板は、ハウジングに固定されていてよい。なお、中間板とハウジングが別体の部品であり、中間板がハウジングに固定具で固定されていてよい。あるいは、中間板とハウジングが一体に形成されていてもよい。この場合、積層型装置は、積層方向の両側から積層構造に圧縮力を加える構造を備えていてよい。具体的には、２個のスプリング装置（第１スプリング装置，第２スプリング装置）を備えており、第１スプリング装置と中間板の間に第１セットが配置されており、第２スプリング装置と中間板の間に第２セットが配置されていてよい。
【００３８】
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、特許請求の範囲を限定するものではない。特許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。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３９】
４：冷却器
６：中間板
１０ａ：冷却前冷却液通路
１０ｂ：冷却後冷却液通路
３２：第１半導体装置
３４：第１冷却板
３８：第２冷却板
４０：第２半導体装置
１００：積層型装置
【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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