(57)【要約】【課題】小型化を図ることが可能な半導体リレーの放熱構造を提供する。【解決手段】半導体リレー１０の放熱構造１は、オンオフすることにより所定の対象同士を遮断及び導通させる複数の半導体リレー１０にて発生する熱を放出する構造であって、複数の半導体リレー１０それぞれのソース端子１１ａが接続される金属製の第１バスバ２０と、複数の半導体リレー１０それぞれのドレイン端子１１ｂが接続される金属製の第２バスバ３０と、第１及び第２バスバ２０，３０により、熱伝導性の絶縁部材を介して挟持固定される金属製のヒートパイプ４０と、を備え、ヒートパイプ４０は、第１及び第２バスバ２０，３０によって挟持固定される側の端部４０ａと反対の端部側が放熱部材５０に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オンオフすることにより所定の対象同士を遮断及び導通させる複数の半導体リレーにて発生する熱を放出する半導体リレーの放熱構造であって、
前記複数の半導体リレーそれぞれの第１端子が接続される金属製の第１バスバと、
前記複数の半導体リレーそれぞれの第２端子が接続される金属製の第２バスバと、
前記第１及び第２バスバにより、熱伝導性の絶縁部材を介して挟持固定される金属製のヒートパイプと、を備え、
前記ヒートパイプは、前記第１及び第２バスバによって挟持固定される側の端部と反対の端部側が放熱部材に接続されている
ことを特徴とする半導体リレーの放熱構造。
【請求項２】
前記第１バスバは、前記ヒートパイプを挟持固定するための第１の板部と、前記第１の板部の平面に対して垂直方向に突出して前記複数の半導体リレーそれぞれの第１端子に接続される複数の第１突出端子とを有し、
前記第２バスバは、前記ヒートパイプを挟持固定するための第２の板部と、前記第２の板部の平面に対して垂直方向に突出して前記複数の半導体リレーそれぞれの第２端子に接続される複数の第２突出端子とを有している
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体リレーの放熱構造。
【請求項３】
前記第１突出端子は、先端側が前記半導体リレーの前記第１端子が伸びる方向と平行に折り曲げられ、
前記第２突出端子は、先端側が前記半導体リレーの前記第２端子が伸びる方向と平行に折り曲げられている
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体リレーの放熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体リレーの放熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つのサイリスタ素子の両端にそれぞれヒートパイプを設置した放熱構造が提案されている（特許文献１参照）。この放熱構造では、サイリスタ素子にて発生する熱を、ヒートパイプを通じて２つのヒートシンクまで移送して放出する構成となっている。なお、この放熱構造では、２つのサイリスタ素子のそれぞれの両端にヒートパイプを設けるため、ヒートパイプの数は４本必要となっている。
【０００３】
また、半導体素子を共通の入力端子板に設置することで配線の簡素化を行うと共に総通電断面積を減少させて装置の小型化を図ったインバータ装置が提案されている（特許文献２参照）。このインバータ装置において、各種電気部品は冷却板上に搭載されており、この冷却板内にヒートパイプを設けて放熱を行う放熱構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平２−４２５５号公報
【特許文献２】特開平９−２８５００７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、特許文献１に記載の放熱構造では、素子に対してそれぞれ２つのヒートパイプが必要となるため、素子数が多くなると、これに応じてヒートパイプの本数が増大してしまい、放熱構造の大型化を招いてしまう。
【０００６】
また、特許文献２に記載の放熱構造では、冷却板内にヒートパイプを設ける必要があるため、冷却板が大きくなってインバータ装置についても大型化してしまう。また、半導体素子の数が多くなってしまうと、ヒートパイプと共に冷却板自体も大きくなってしまい、さらにインバータ装置が大型化してしまう。
【０００７】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、小型化を図ることが可能な半導体リレーの放熱構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体リレーの放熱構造は、オンオフすることにより所定の対象同士を遮断及び導通させる複数の半導体リレーにて発生する熱を放出する半導体リレーの放熱構造であって、前記複数の半導体リレーそれぞれの第１端子が接続される金属製の第１バスバと、前記複数の半導体リレーそれぞれの第２端子が接続される金属製の第２バスバと、前記第１及び第２バスバにより、熱伝導性の絶縁部材を介して挟持固定される金属製のヒートパイプと、を備え、前記ヒートパイプは、前記第１及び第２バスバによって挟持固定される側の端部と反対の端部側が放熱部材に接続されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の半導体リレーの放熱構造によれば、複数の半導体リレーそれぞれの第１及び第２端子が金属製の第１及び第２バスバに接続され、第１及び第２バスバにより、熱伝導性の絶縁部材を介して金属製のヒートパイプを挟持固定し、このヒートパイプを放熱部材に接続している。このため、個々の半導体リレーに対して２本のヒートパイプ等を備える必要が無く、複数の半導体リレーに対して１本のヒートパイプを共用することができる。さらに、放熱部材の内部にヒートパイプを配索する必要もなく、且つ、半導体リレーの数が多くなって放熱量が大きくなったとしてもヒートパイプに接続される放熱部材を大きいもの等に変更すればよいことから、複数の半導体リレー側における構成の大型化は抑制される。従って、小型化を図ることができる。
【００１０】
また、本発明の半導体リレーの放熱構造において、前記第１バスバは、前記ヒートパイプを挟持固定するための第１の板部と、前記第１の板部の平面に対して垂直方向に突出して前記複数の半導体リレーそれぞれの第１端子に接続される複数の第１突出端子とを有し、前記第２バスバは、前記ヒートパイプを挟持固定するための第２の板部と、前記第２の板部の平面に対して垂直方向に突出して前記複数の半導体リレーそれぞれの第２端子に接続される複数の第２突出端子とを有していることが好ましい。
【００１１】
この半導体リレーの放熱構造によれば、第１バスバは第１の板部の平面に対して垂直方向に突出して複数の半導体リレーそれぞれの第１端子に接続される複数の第１突出端子を有し、第２バスバは、第２の板部の平面に対して垂直方向に突出して複数の半導体リレーそれぞれの第２端子に接続される複数の第２突出端子を有している。このため、第１及び第２バスバによりヒートパイプを挟持固定した場合に、半導体リレーの第１及び第２端子まで第１及び第２突出端子が延在することとなり、各バスバと半導体リレーの各端子との接続について容易化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明の半導体リレーの放熱構造において、前記第１突出端子は、先端側が前記半導体リレーの前記第１端子が伸びる方向と平行に折り曲げられ、前記第２突出端子は、先端側が前記半導体リレーの前記第２端子が伸びる方向と平行に折り曲げられていることが好ましい。
【００１３】
この半導体リレーの放熱構造によれば、第１突出端子は、先端側が第１端子が伸びる方向と平行に折り曲げられ、第２突出端子は、先端側が第２端子が伸びる方向と平行に折り曲げられている。このため、第１及び第２突出端子の先端を第１及び第２端子に突き当てるようにして接続させるのではなく、先端側が平行に折り曲げられることにより第１及び第２突出端子の側面を第１及び第２端子に接続させることとなり、第１及び第２突出端子と第１及び第２端子との接触面積が小さくなってしまう事態を防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、小型化を図ることが可能な半導体リレーの放熱構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体リレーの放熱構造を示す第１の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体リレーの放熱構造を示す第２の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は以下の実施形態に限られるものではない。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る半導体リレーの放熱構造を示す第１の斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る半導体リレーの放熱構造を示す第２の斜視図である。
【００１８】
図１に示すように本実施形態に係る半導体リレーの放熱構造１は、オンオフすることにより所定の対象同士を遮断及び導通させる複数の半導体リレー１０にて発生する熱を効率良く放出するための構造である。なお、本実施形態において半導体リレー１０は、それぞれがソース端子（第１端子）１１ａやドレイン端子（第２端子）１１ｂ等の複数の端子１１を有すると共に、複数の端子１１以外の部位は樹脂にてモールドされたモールド部１２となっている。このため、発熱時において放熱部として機能する部位は基本的に端子１１のみである。なお、この半導体リレー１０において端子１１は、モールド部１２に対して同一方向に伸びている。このように、本実施形態に係る半導体リレー１０は、いわゆる表面実装タイプ以外のものが対象となっている。
【００１９】
本実施形態に係る半導体リレー１０の放熱構造１は、上記のような半導体リレー１０の複数個から発生する熱を効率良く放出するための構造であって、第１バスバ２０と、第２バスバ３０と、ヒートパイプ４０とを備えている。
【００２０】
第１バスバ２０は、複数の半導体リレー１０それぞれのソース端子１１ａが接続される金属部材である。また、第２バスバ３０は、複数の半導体リレー１０それぞれのドレイン端子１１ｂが接続される金属部材である。
【００２１】
ヒートパイプ４０は、第１及び第２バスバ２０，３０により熱伝導性の絶縁部材（不図示）を介して挟持固定される金属部材である。すなわち、第１バスバ２０とヒートパイプ４０との間、及び、第２バスバ３０とヒートパイプ４０との間には、それぞれ熱伝導性の絶縁部材が設けられており、第１バスバ２０と第２バスバ３０とが電気的に接続されないようになっている。ヒートパイプ４０は、第１及び第２バスバ２０，３０によって挟持固定される側の端部４０ａと反対の端部側が放熱部材５０に接続されている。
【００２２】
なお、図１において放熱部材５０は、複数のフィン５１を有したヒートシンクを図示しているが、特にこれに限らず、放熱性がある程度高い様々な部材を採用可能である。例えば本実施形態に係る放熱構造１が電池関係の技術に用いられている場合、放熱部材５０には電池パックのカバーなどが採用されてもよいし、本実施形態に係る放熱構造１が車両関係の技術に用いられている場合、放熱部材５０には車両ボディなどが採用されてもよい。
【００２３】
さらに、本実施形態において第１バスバ２０は、図２に示すように、ヒートパイプ４０を挟持固定するための第１の板部２１と、第１の板部２１の平面に対して垂直方向に突出して複数の半導体リレー１０それぞれのソース端子１１ａに接続される複数の第１突出端子２２とを有している（なお、図２においては、その斜視方向からすると、１本の第１突出端子２２のみが参照可能となっている）。
【００２４】
同様に、本実施形態において第２バスバ３０は、図２に示すように、ヒートパイプ４０を挟持固定するための第２の板部３１と、第２の板部３１の平面に対して垂直方向に突出して複数の半導体リレー１０それぞれのドレイン端子１１ｂに接続される複数の第２突出端子３２とを有している。
【００２５】
加えて、第１突出端子２２は、先端側が半導体リレー１０のソース端子１１ａが伸びる方向と平行に折り曲げられ、第２突出端子３２は、先端側が半導体リレー１０のドレイン端子１１ｂが伸びる方向と平行に折り曲げられている。
【００２６】
より詳細に第１突出端子２２は、先端側がまず半導体リレー１０のモールド部１２側へ折り曲げられた１箇所折り曲げ構造となっている。第２突出端子３２についても同様に、先端側が半導体リレー１０のモールド部１２側へ折り曲げられた１箇所折り曲げ構造となっている。
【００２７】
なお、複数の第１突出端子２２及び第２突出端子３２は、放熱対象となる半導体リレー１０の端子１１間距離や、ヒートパイプ４０の大きさ等によって、形成位置、長さ、及び、先端側の折り曲げ位置等が決定される。
【００２８】
さらに、第１突出端子２２とソース端子１１ａ、及び、第２突出端子３２とドレイン端子１１ｂとは、半田等のダイボンド材により接続されてもよいし、バネ式のクリップによる圧接等によって接続されてもよい。
【００２９】
また、第１及び第２バスバ２０，３０は、コネクタＣの一要素を構成している。すなわち、第１及び第２バスバ２０，３０は、コネクタＣの端子を形成することとなる。なお、図２では、コネクタＣの一部のみを図示している。
【００３０】
次に、本実施形態に係る放熱構造１の作用を説明する。まず、複数の半導体リレー１０が発熱する。このとき、半導体リレー１０からの熱は、一対のバスバ２０，３０である第１バスバ２０及び第２バスバ３０に至り、絶縁部材を介して単一（１本）のヒートパイプ４０に至る。そして、熱は、ヒートパイプ４０に至り、ヒートパイプ４０を通じて放熱部材５０まで伝達される。これにより、半導体リレー１０にて発生する熱は、好適に放熱されることとなる。
【００３１】
このようにして、本実施形態に係る半導体リレー１０の放熱構造１によれば、複数の半導体リレー１０それぞれのソース及びドレイン端子１１ａ，１１ｂが金属製の第１及び第２バスバ２０，３０に接続され、第１及び第２バスバ２０，３０により、熱伝導性の絶縁部材を介して金属製のヒートパイプ４０を挟持固定し、このヒートパイプ４０を放熱部材５０に接続している。このため、個々の半導体リレー１０に対して２本のヒートパイプ等を備える必要が無く、複数の半導体リレー１０に対して１本のヒートパイプ４０を共用することができる。さらに、放熱部材５０の内部にヒートパイプ４０を配索する必要もなく、且つ、半導体リレー１０の数が多くなって放熱量が大きくなったとしてもヒートパイプ４０に接続される放熱部材５０を大きいもの等に変更すればよいことから、複数の半導体リレー１０側における構成の大型化は抑制される。従って、小型化を図ることができる。
【００３２】
また、第１バスバ２０は第１の板部２１の平面に対して垂直方向に突出して複数の半導体リレー１０それぞれのソース端子１１ａに接続される複数の第１突出端子２２を有し、第２バスバ３０は、第２の板部３１の平面に対して垂直方向に突出して複数の半導体リレー１０それぞれのドレイン端子１１ｂに接続される複数の第２突出端子３２を有している。このため、第１及び第２バスバ２０，３０によりヒートパイプ４０を挟持固定した場合に、半導体リレー１０のソース及びドレイン端子１１ａ，１１ｂまで第１及び第２突出端子２２，３２が延在することとなり、各バスバ２０，３０と半導体リレー１０の各端子１１ａ，１１ｂとの接続について容易化を図ることができる。
【００３３】
また、第１突出端子２２は、先端側がソース端子１１ａが伸びる方向と平行に折り曲げられ、第２突出端子３２は、先端側がドレイン端子１１ｂが伸びる方向と平行に折り曲げられている。このため、第１及び第２突出端子２２，３２の先端をソース及びドレイン端子１１ａ，１１ｂに突き当てるようにして接続させるのではなく、先端側が平行に折り曲げられることにより第１及び第２突出端子２２，３２の側面をソース及びドレイン端子１１ａ，１１ｂに接続させることとなり、第１及び第２突出端子２２，３２とソース及びドレイン端子１１ａ，１１ｂとの接触面積が小さくなってしまう事態を防止することができる。
【００３４】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。
【００３５】
例えば、本実施形態に係る半導体遮断器の放熱構造１は車載用に用いられることを想定しているが、これに限らず、定置式のものに用いられてもよい。さらに、低電圧源においても使用可能である。
【００３６】
さらに、本実施形態においてコネクタＣと第１及び第２バスバ２０，３０とは、図１及び図２に示した簡易嵌合に限らず、ボルト締結、ダイボンド材等による接合、及びバネ式端子による嵌合であってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１            ：放熱構造
１０          ：半導体リレー
１１          ：端子
１１ａ        ：ソース端子（第１端子）
１１ｂ        ：ドレイン端子（第２端子）
１２          ：モールド部
２０          ：第１バスバ
２１          ：第１の板部
２２          ：第１突出端子
３０          ：第２バスバ
３１          ：第２の板部
３２          ：第２突出端子
４０          ：ヒートパイプ
４０ａ        ：端部
５０          ：放熱部材
５１          ：フィン
Ｃ            ：コネクタ
【図１】
2016018925.tif 000003
【図２】
2016018925.tif 000004