CN109247048A - 电力转换装置 - Google Patents

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Abstract

半导体模块(100a)的P侧基板(3p)及半导体模块(100b)的N侧基板(3n)在俯视观察中沿与方向(Dr1)交叉的交叉线段Lx2相邻地配置。在P侧基板(3p)设置有电路(Cr1a)。在N侧基板(3n)设置有电路(Cr1b)。电路(Cr1a)在电路(Cr1b)进行驱动时，不进行驱动。电路(Cr1b)在电路(Cr1a)进行驱动时，不进行驱动。

Description

电力转换装置
技术领域
本发明涉及具有考虑到散热性的结构的电力转换装置。
背景技术
近年来，利用自然能源进行发电的关注环境的发电系统正在增加。该自然能源是太阳光、风力、潮汐等。在该发电系统所使用的电力转换装置等中，使用功率半导体模块。即，该功率半导体模块被用于各种环境。因此，对于功率半导体模块而言，除了大电流化、高耐压化等之外，还谋求与使用方式对应的定制化、省空间化等。
以往，为了得到成为目标的额定电流，电力转换装置所包含的功率半导体模块由1个元件构成。即，在以往的功率半导体模块中，没有设想到组合多个元件而使用的结构。因此，就以往的功率半导体模块而言，是从能够得到额定电流的有限数量的元件中，选定能够得到所期望的额定电流的元件而使用该元件。
因此，在以往的功率半导体模块中存在各种问题。该问题例如是，为了在电力转换装置内设置散热板，必须在该电力转换装置内设置比所需量更大的空间的问题。另外，该问题例如是，根据元件的动作条件，热量集中在电力转换装置的一定位置，散热性变差的问题。
为了解决这样的问题，使用了并联驱动型的半导体模块。例如，在专利文献1中公开了使用了对多个开关并联地进行驱动的半导体模块的技术(下面，也称为“关联技术A”)。另外，在专利文献2中公开了对多个半导体模块并联地进行驱动的技术(下面，也称为“关联技术B”)。
专利文献1：日本特开2005-057864号公报
专利文献2：国际公开第2013/145620号
发明内容
在关联技术A、B中公开了选择性地对多个电路进行驱动的结构(下面，也称为“结构Ctz”)。特别地，在关联技术B中公开了对具有结构Ctz的多个半导体模块并联地进行驱动的结构(下面，也称为“结构Ctzb”)。
近年来，要求具有结构Ctzb的电力转换装置的小型化。为了满足该要求，要求对配置多个半导体模块所需要的区域的尺寸变大这一情况进行抑制，并且该电力转换装置的散热性良好。此外，关联技术B公开了能够对相邻的多个半导体模块的间隔进行调整的结构，但不能说满足了该要求。
本发明就是为了解决这样的问题而提出的，其目的在于提供对配置多个半导体模块所需要的区域的尺寸变大这一情况进行抑制，并且散热性良好的电力转换装置。
为了达成上述目的，本发明的一个方式涉及的电力转换装置具有k(k为大于或等于2的整数)个半导体模块，所述k个半导体模块的每一者包含：第1部件，其设置有第1电路；以及第2部件，其设置有第2电路，所述第1电路及所述第2电路彼此电连接，所述第1电路在所述第2电路进行驱动时，不进行驱动，所述第2电路在所述第1电路进行驱动时，不进行驱动，俯视观察中的各所述半导体模块的形状为长条状，所述各半导体模块的所述第1部件及所述第2部件沿俯视观察中的该半导体模块的长度方向即第1方向相邻地配置，所述k个半导体模块包含彼此相邻地配置的第1半导体模块及第2半导体模块，所述第1半导体模块的所述第1部件、以及所述第2半导体模块的所述第2部件在俯视观察中沿与所述第1方向交叉的线段即交叉线段相邻地配置。
发明的效果
根据本发明，所述第1半导体模块的所述第1部件、以及所述第2半导体模块的所述第2部件在俯视观察中沿与所述第1方向交叉的交叉线段相邻地配置。
由此，能够对配置第1半导体模块及第2半导体模块所需要的区域的尺寸变大这一情况进行抑制。
另外，在第1部件设置有第1电路。在第2部件设置有第2电路。所述第1电路在所述第2电路进行驱动时，不进行驱动。所述第2电路在所述第1电路进行驱动时，不进行驱动。
因此，在第2电路进行驱动的情况下，成为不进行驱动的第1电路与发出热量的该第2电路相邻的状态。因此，能够改善电力转换装置的散热性。
由此，能够提供对配置多个半导体模块所需要的区域的尺寸变大这一情况进行抑制，并且散热性良好的电力转换装置。
本发明的目的、特征、方式、以及优点通过以下的详细的说明和附图会更加清楚。
附图说明
图1是本发明的实施方式1涉及的电力转换装置的内部结构的斜视图。
图2是表示本发明的实施方式1涉及的半导体模块的外观的斜视图。
图3是用于说明本发明的实施方式1涉及的2种半导体模块的俯视图。
图4是表示用于对电动机进行驱动的电路的图。
图5是用于说明本发明的实施方式1涉及的多个半导体模块的配置结构的图。
图6是用于说明本发明的实施方式2涉及的电力转换装置的结构的图。
图7是用于说明本发明的实施方式3涉及的电力转换装置的结构的图。
图8是用于说明本发明的实施方式4涉及的电力转换装置的结构的图。
图9是用于说明本发明的实施方式5涉及的电力转换装置的结构的图。
图10是表示本发明的实施方式6涉及的电力转换装置的结构的俯视图。
图11是用于说明本发明的实施方式7涉及的电力转换装置的结构的图。
具体实施方式
下面，一边参照附图，一边对本发明的实施方式进行说明。在下面的附图中，对相同的各结构要素标注相同标号。标注了相同标号的各结构要素的名称及功能相同。因此，有时省略关于标注了相同标号的各结构要素的一部分的详细说明。
此外，在实施方式中例示的各结构要素的尺寸、材质、形状、该各结构要素的相对配置等，也可以根据应用本发明的装置的结构、各种条件等进行适当变更。另外，各图中的各结构要素的尺寸有时与实际的尺寸不同。
[实施方式1]
图1是本发明的实施方式1涉及的电力转换装置1000的内部结构的斜视图。电力转换装置1000例如是将交流电力转换为直流电力的装置。
在图1中，X方向、Y方向及Z方向均彼此正交。后面图所示的X方向、Y方向及Z方向也均彼此正交。下面，将包含X方向、该X方向的相反方向(-X方向)的方向也称为“X轴方向”。另外，下面，将包含Y方向、该Y方向的相反方向(-Y方向)的方向也称为“Y轴方向”。另外，下面，将包含Z方向、该Z方向的相反方向(-Z方向)的方向也称为“Z轴方向”。
另外，下面，将包含X轴方向及Y轴方向的平面也称为“XY面”。另外，下面，将包含X轴方向及Z轴方向的平面也称为“XZ面”。另外，下面，将包含Y轴方向及Z轴方向的平面也称为“YZ面”。
参照图1，电力转换装置1000具有散热板50、电源Pw1(未图示)、k个半导体模块100。“k”为大于或等于2的整数。在本实施方式中，作为一个例子，“k”为4。因此，在图1中，作为一个例子，示出4个半导体模块100。此外，电力转换装置1000具有的半导体模块100的数量不限于4，也可以是2、3或大于或等于5。
散热板50是用于使热量扩散的板。电源Pw1将电力供给至电力转换装置1000所包含的结构要素(例如，后述的电路Cr10)。
各半导体模块100设置于散热板50之上。半导体模块100例如是包含IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等的功率半导体模块。半导体模块100例如是逆变器。
图2是表示本发明的实施方式1涉及的半导体模块100的外观的斜视图。半导体模块100具有基座板10、框体20。基座板10设置于散热板50之上。基座板10是设置电路的基板。基座板10例如是由金属等构成的。
框体20设置于基座板10之上。即，基座板10相当于半导体模块100的底部。框体20对在基座板10之上设置的电路等进行容纳。框体20例如是由树脂等构成的。
本实施方式的半导体模块100具有2种结构中的任意者。下面，将具有该2种结构中的一种结构的半导体模块100也称为“半导体模块100a”。另外，下面，将具有该2种结构中的另一种结构的半导体模块100也称为“半导体模块100b”。
图3是用于说明本发明的实施方式1涉及的2种半导体模块100的俯视图。图3(a)是表示半导体模块100a的概略结构的俯视图。图3(b)是表示半导体模块100b的概略结构的俯视图。此外，在图3(a)及图3(b)中，为了容易理解结构，仅示出框体20的轮廓线。
参照图3(a)及图3(b)，半导体模块100a或半导体模块100b即半导体模块100还具有P侧基板3p、N侧基板3n。P侧基板3p及N侧基板3n均是具有绝缘性的基板。P侧基板3p及N侧基板3n设置于基座板10之上。
半导体模块100还具有电路Cr10。作为一个例子，图4是示出用于对电动机MT1进行驱动的电路Cr100的图。电路Cr100包含电路Cr10。电路Cr10包含电路Cr1a、Cr1b。
电路Cr1a设置于P侧基板3p。即，P侧基板3p是设置有电路Cr1a的部件。电路Cr1b设置于N侧基板3n。即，N侧基板3n是设置有电路Cr1b的部件。俯视观察(XY面)中的P侧基板3p的形状为矩形。此外，N侧基板3n的形状与P侧基板3p的形状相同。
电路Cr1a及电路Cr1b彼此电连接。电路Cr1a在电路Cr1b进行驱动时，不进行驱动。另外，电路Cr1b在电路Cr1a进行驱动时，不进行驱动。即，电路Cr1a及电路Cr1b选择性地进行驱动。
电路Cr1a及电路Cr1b各自的结构相同。下面，将电路Cr1a及电路Cr1b各自也总称为“电路Cr1”。即，电路Cr10包含2个电路Cr1。
电路Cr1由半导体元件11、作为续流二极管发挥功能的二极管12构成。半导体元件11为IGBT。半导体元件11和二极管12反向并联电连接。半导体元件11具有端子Tm1、Tm2、Tm3。端子Tm1、Tm2、Tm3分别为集电极端子、发射极端子及栅极端子。
此外，电路Cr1的结构并不限于上述结构，也可以是其它结构。另外，电路Cr10的结构并不限于上述结构。电路Cr10的结构只要是电路Cr1a及电路Cr1b能够选择性地驱动的结构即可，也可以是与上述结构不同的结构。另外，k个半导体模块100各自所包含的电路Cr10也可以是不同的结构的电路。
下面，将半导体元件11的端子Tm1及端子Tm2被电连接的状态也称为“接通状态”。另外，下面，将半导体元件11的端子Tm1及端子Tm2没有被电连接的状态也称为“断开状态”。作为半导体元件11的状态，存在接通状态和断开状态。
另外，下面，将用于使半导体元件11的状态成为接通状态的电压也称为“接通电压”。另外，下面，将用于使半导体元件11的状态成为断开状态的电压也称为“断开电压”。栅极端子即端子Tm3是用于被选择性地施加接通电压及断开电压的端子。
此外，俯视观察(XY面)中的各半导体模块100的形状为长条状。具体而言，俯视观察(XY面)中的各半导体模块100的形状为矩形。下面，将俯视观察(XY面)中的半导体模块100的长度方向也称为“方向Dr1”或“Dr1”。方向Dr1包含方向Dr1a和方向DR1b。方向Dr1a及方向DR1b均与方向Dr1平行。
各半导体模块100的P侧基板3p及N侧基板3n沿方向Dr1相邻地配置。具体而言，如图3(a)所示，就半导体模块100a而言，P侧基板3p及N侧基板3n相对于方向DR1b，以P侧基板3p及N侧基板3n的顺序设置于基座板10之上。
另外，如图3(b)所示，就半导体模块100b而言，N侧基板3n及P侧基板3p相对于方向DR1b，以N侧基板3n及P侧基板3p的顺序设置于基座板10之上。
下面，将半导体模块100a所包含的P侧基板3p也称为“P侧基板3pa”。另外，下面，将半导体模块100a所包含的N侧基板3n也称为“N侧基板3na”。另外，下面，将半导体模块100b所包含的P侧基板3p也称为“P侧基板3pb”。另外，下面，将半导体模块100b所包含的N侧基板3n也称为“N侧基板3nb”。
(特征性结构)
下面，对本实施方式的特征性结构(下面，也称为“结构CtN”)进行说明。在本实施方式中，如图1那样，在电力转换装置1000的内部，作为半导体模块100的半导体模块100a及半导体模块100b沿X轴方向交替地配置。
图5是用于说明本发明的实施方式1涉及的半导体模块100a及半导体模块100b的配置结构的图。图5(a)是表示作为半导体模块100的半导体模块100a及半导体模块100b的配置结构的俯视图。此外，在图5(a)中，为了容易理解结构，没有示出框体20。
下面，将电力转换装置1000所包含的4个半导体模块100分别还标记为半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4。
另外，下面，将俯视观察(XY面)中与方向Dr1正交的方向也称为“方向Dr2”或“Dr2”。方向Dr2是沿XY面的方向。例如，在方向Dr1为Y轴方向的情况下，方向Dr2为X轴方向。
在结构CtN中，半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4以半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4的顺序沿方向Dr2相邻地配置。
图5(b)是表示作为半导体模块100的半导体模块100a及半导体模块100b的配置结构的剖视图。作为一个例子，图5(b)是图5(a)示出的电力转换装置1000的下部侧的剖视图。此外，在图5(b)中，为了容易理解结构，没有示出设置有P侧基板3p及N侧基板3n的基座板10。
参照图5(a)，半导体模块100a及半导体模块100b沿方向Dr2(X轴方向)交替地配置。即，电力转换装置1000具有的4个半导体模块100包含彼此相邻地配置的半导体模块100a及半导体模块100b。另外，在结构CtN中，彼此相邻的半导体模块100a及半导体模块100b沿方向Dr2(X轴方向)以固定间隔配置。
另外，在结构CtN中，半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4各自的长度方向(Dr1)平行。具体而言，半导体模块100a的长度方向(Dr1)与半导体模块100b的长度方向(Dr1)平行。
另外，半导体模块100a的P侧基板3p及半导体模块100b的N侧基板3n沿方向Dr2直线状地配置。另外，半导体模块100a的N侧基板3n及半导体模块100b的P侧基板3p沿方向Dr2直线状地配置。
因此，半导体模块100a的P侧基板3p及半导体模块100b的N侧基板3n沿方向Dr2交替地配置。
下面，将俯视观察(XY面)中与方向Dr1交叉的线段也称为“交叉线段Lx”或“Lx”。另外，下面，将与方向Dr2平行的交叉线段Lx也称为“交叉线段Lx2”或“Lx2”。即，半导体模块100a的P侧基板3p及半导体模块100b的N侧基板3n沿交叉线段Lx2相邻地配置。另外，半导体模块100a的N侧基板3n及半导体模块100b的P侧基板3p沿交叉线段Lx2相邻地配置。
下面，将用于对k个半导体模块100并联地进行驱动的结构也称为“并联驱动结构”。电力转换装置1000具有并联驱动结构。具体而言，4个半导体模块100各自的电路Cr10并联地电连接。由此，电力转换装置1000能够使4个半导体模块100并联地得到驱动。
(电力转换装置的动作)
下面，说明本实施方式的电力转换装置1000进行的处理(下面，也称为“驱动处理Pr”)。在驱动处理Pr中，交替地反复进行P侧驱动处理、N侧驱动处理。
此处，对P侧驱动处理进行说明。在P侧驱动处理中，在包含半导体模块100a、100b的k个半导体模块100的每一者处P侧基板3p的电路Cr1a进行驱动。在该情况下，产生在半导体模块100a处P侧基板3p发热，在与该半导体模块100a相邻的半导体模块100b处P侧基板3p发热的状态(下面，也称为“P侧发热状态”)。在P侧发热状态下，P侧基板3p的热量经由基座板10向散热板50传递。
下面，将进行驱动处理Pr的状态也称为“驱动处理执行状态”。另外，下面，在驱动处理执行状态中，将设置有正进行驱动的电路Cr1的P侧基板3p或N侧基板3n也称为“驱动基板”。另外，下面，在驱动处理执行状态中，将设置有不进行驱动的电路Cr1的P侧基板3p或N侧基板3n也称为“未驱动基板”。
此外，如图5(a)那样，半导体模块100a的P侧基板3p(3pa)及半导体模块100b的N侧基板3n(3nb)沿方向Dr2交替地配置。因此，半导体模块100a的P侧基板3p的位置和与该半导体模块100a相邻的半导体模块100b的P侧基板3p的位置远离。
因此，在产生了P侧发热状态的情况下，发热的多个P侧基板3p(驱动基板)不会集中于相同侧。其结果，能够抑制各P侧基板3p(驱动基板)发出的热量发生干涉。由此，能够得到散热性良好的电力转换装置。
此外，N侧驱动处理是在k个半导体模块100的每一者处，N侧基板3n的电路Cr1b进行驱动的处理。因此，在进行了N侧驱动处理的情况下，也得到与进行P侧驱动处理的情况相同的效果。
如以上说明所述，根据本实施方式，半导体模块100a的P侧基板3p及半导体模块100b的N侧基板3n在俯视观察中沿与方向Dr1交叉的交叉线段Lx2相邻地配置。由此，能够对配置半导体模块100a及半导体模块100b所需要的区域的尺寸变大这一情况进行抑制。
另外，在P侧基板3p设置有电路Cr1a。在N侧基板3n设置有电路Cr1b。电路Cr1a在电路Cr1b进行驱动时，不进行驱动。电路Cr1b在电路Cr1a进行驱动时，不进行驱动。
因此，在电路Cr1b进行驱动的情况下，成为不进行驱动的电路Cr1a(P侧基板3p)与发出热量的该电路Cr1b(N侧基板3n)相邻的状态。因此，能够改善电力转换装置的散热性。
由此，能够提供对配置多个半导体模块100所需要的区域的尺寸变大这一情况进行抑制，并且散热性良好的电力转换装置。
另外，在本实施方式中，通过如上述那样配置P侧基板3p及N侧基板3n，从而在驱动处理执行状态下，例如，能够抑制各驱动基板发出的热量发生干涉。由此，能够得到散热性良好的电力转换装置。另外，能够将在电力转换装置处散热所需要的时间缩短。另外，能够实现散热板50的小型化。另外，能够缓和电力转换装置的设置场所的限制。
此外，本实施方式的电力转换装置1000具有P侧基板3p及N侧基板3n沿方向Dr2(交叉线段Lx)交替地配置的结构(下面，也称为“结构Ctx”)。但是，对于电力转换装置1000，也可以替代结构Ctx而具有下面的结构Ctxa。
结构Ctxa是沿交叉线段Lx配置的多个基板并非全都是相同种类的基板的结构。
此处，例如，假设沿交叉线段Lx直线状地配置有4个基板。另外，假设该4个基板是由3个N侧基板3n、1个N侧基板3n构成的。在该情况下，在结构Ctxa中，2个或3个N侧基板3n沿交叉线段Lx相邻。
另外，例如，假设2个N侧基板3nb相邻地配置。在该情况下，在结构Ctxa中，例如，2个P侧基板3pa以夹着该2个N侧基板3nb的方式沿交叉线段Lx配置。
此外，在不具有将多个元件(半导体模块)并联地使用的结构的以往的电力转换装置中，如果使用额定电流为1500(A)的元件，则每1个元件需要大的设置面积。该设置面积的尺寸例如是140mm×190mm。
由此，以往，即使例如期望的是额定电流为1350(A)的结构，也会产生必须使用与比所需量更大的额定电流对应的元件的状况。因此，存在需要能够确保良好的散热性的上述大的设置面积的问题。
因此，本实施方式的电力转换装置1000以如上方式构成，所以在使用了与各种驱动条件相应的元件的结构中，能够实现最佳的定制性，并且改善散热性。因此，能够实现散热板50的小型化。另外，能够缓和电力转换装置的设置场所的限制。由此，本实施方式的电力转换装置1000能够解决上述问题。
[实施方式2]
本实施方式的结构是以多个半导体模块的间隔为特征的结构(下面，也称为“结构CtA”)。下面，将具有结构CtA的电力转换装置也称为“电力转换装置1000A”。与实施方式1相同地，电力转换装置1000A进行上述驱动处理Pr。
图6是用于说明本发明的实施方式2涉及的电力转换装置1000A的结构的图。图6(a)是表示本发明的实施方式2涉及的半导体模块100a及半导体模块100b的配置结构的俯视图。图6(b)是表示本发明的实施方式2涉及的半导体模块100a及半导体模块100b的配置结构的剖视图。
电力转换装置1000A具有k个半导体模块100。在本实施方式中，作为一个例子，“k”为4。此外，“k”并不限于4，也可以是大于或等于5。
参照图6，电力转换装置1000A与图5的电力转换装置1000相比，k个半导体模块100的配置状态不同。由于电力转换装置1000A的除此之外的结构与电力转换装置1000相同，因此不重复详细的说明。
下面，对结构CtA进行详细说明。参照图6(a)，在结构CtA中，半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4以半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4的顺序沿方向Dr2相邻地配置。
另外，在结构CtA中，半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4各自的长度方向(Dr1)平行。即，半导体模块100-3及半导体模块100-4各自的长度方向(Dr1)与半导体模块100-2的长度方向(Dr1)平行。
另外，半导体模块100-2的N侧基板3n及半导体模块100-3的P侧基板3p沿方向Dr2直线状地配置。另外，半导体模块100-2的P侧基板3p及半导体模块100-3的N侧基板3n沿方向Dr2直线状地配置。
另外，在结构CtA中，半导体模块100a的P侧基板3p及半导体模块100b的N侧基板3n沿交叉线段Lx2相邻地配置。另外，半导体模块100a的N侧基板3n及半导体模块100b的P侧基板3p沿交叉线段Lx2相邻地配置。
在结构CtA中，构成为在k个半导体模块100的中央部存在的2个半导体模块100的间隔变大。在结构CtA中，例如，构成为在半导体模块100-1和半导体模块100-4之间存在的半导体模块100-2及半导体模块100-3的间隔变大。
下面，将方向Dr2上的半导体模块100-2和半导体模块100-3的间隔也称为“间隔ds2”或“ds2”。另外，下面，将方向Dr2上的半导体模块100-1和半导体模块100-2的间隔也称为“间隔ds1”或“ds1”。另外，下面，将方向Dr2上的半导体模块100-3和半导体模块100-4的间隔也称为“间隔ds3”或“ds3”。间隔ds3与间隔ds1相同。
在结构CtA中，间隔ds2比间隔ds1及间隔ds3大。此外，间隔ds3如果满足比间隔ds1大，则也可以与间隔ds1不同。
如以上说明所述，根据本实施方式，间隔ds2比间隔ds1及间隔ds3大。即，在结构CtA中，构成为在k个半导体模块100的中央部存在的半导体模块100-2及半导体模块100-3的间隔变大。
由此，在驱动处理执行状态下，能够抑制半导体模块100-2、100-3各自的驱动基板(例如，P侧基板3p)发出的热量彼此发生干涉。由此，能够得到确保了用于散热的空间、且散热性良好的电力转换装置。
另外，具有结构CtA的电力转换装置1000A得到与实施方式1相同的效果。另外，电力转换装置1000A也可以与电力转换装置1000相同地，具有上述结构Ctxa。
[实施方式3]
本实施方式的结构是以多个半导体模块的位置为特征的结构(下面，也称为“结构CtB”)。下面，将具有结构CtB的电力转换装置也称为“电力转换装置1000B”。与实施方式1相同地，电力转换装置1000B进行上述驱动处理Pr。
图7是用于说明本发明的实施方式3涉及的电力转换装置1000B的结构的图。图7(a)是表示本发明的实施方式3涉及的半导体模块100a及半导体模块100b的配置结构的俯视图。图7(b)是表示本发明的实施方式3涉及的半导体模块100a及半导体模块100b的配置结构的剖视图。
电力转换装置1000B具有k个半导体模块100。在本实施方式中，作为一个例子，“k”为4。此外，“k”并不限于4，也可以是2、3或大于或等于5。
参照图7，电力转换装置1000B与图5的电力转换装置1000相比，k个半导体模块100的配置状态不同。由于电力转换装置1000B的除此之外的结构与电力转换装置1000相同，因此不重复详细的说明。
下面，对结构CtB进行详细说明。参照图7(a)，在结构CtB中，半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4以半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4的顺序沿方向Dr2相邻地配置。
另外，在结构CtB中，半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4各自的长度方向(Dr1)平行。即，半导体模块100a的长度方向(Dr1)与半导体模块100b的长度方向(Dr1)平行。
另外，在结构CtB中，彼此相邻的半导体模块100a及半导体模块100b沿方向Dr2(X轴方向)以固定间隔配置。
另外，在结构CtB中，半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4沿方向Dr2之字形地配置。
下面，将结构CtB中的交叉线段Lx也称为“交叉线段Lx3”或“Lx3”。结构CtB中的交叉线段Lx3的形状为之字形状。
在结构CtB中，半导体模块100a的P侧基板3p及半导体模块100b的N侧基板3n沿交叉线段Lx3相邻地配置。另外，半导体模块100a的N侧基板3n及半导体模块100b的P侧基板3p沿交叉线段Lx3相邻地配置。
如以上说明所述，根据本实施方式，半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4沿方向Dr2之字形地配置。另外，半导体模块100a的P侧基板3p及半导体模块100b的N侧基板3n沿之字形状的交叉线段Lx3相邻地配置。
由此，对于驱动处理执行状态中的k个半导体模块100，能够抑制方向Dr2上的热干涉。由此，能够得到确保了用于散热的空间、且散热性良好的电力转换装置。
另外，具有结构CtB的电力转换装置1000B得到与实施方式1相同的效果。另外，电力转换装置1000B也可以与电力转换装置1000相同地，具有上述结构Ctxa。
[实施方式4]
本实施方式的结构是将上述结构CtA和上述结构CtB组合的结构(下面，也称为“结构CtAb”)。下面，将具有结构CtAb的电力转换装置也称为“电力转换装置1000Ab”。与实施方式1相同地，电力转换装置1000Ab进行上述驱动处理Pr。
图8是用于说明本发明的实施方式4涉及的电力转换装置1000Ab的结构的图。图8(a)是表示本发明的实施方式4涉及的半导体模块100a及半导体模块100b的配置结构的俯视图。图8(b)是表示本发明的实施方式4涉及的半导体模块100a及半导体模块100b的配置结构的剖视图。
电力转换装置1000B具有k个半导体模块100。在本实施方式中，作为一个例子，“k”为4。此外，“k”并不限于4，也可以是3或大于或等于5。
参照图8，电力转换装置1000Ab与图5的电力转换装置1000相比，k个半导体模块100的配置状态不同。由于电力转换装置1000Ab的除此之外的结构与电力转换装置1000相同，因此不重复详细的说明。电力转换装置1000Ab具有结构CtA及结构CtB。
下面，对结构CtAb进行详细说明。参照图8(a)，在结构CtAb中，半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4以半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4的顺序沿方向Dr2相邻地配置。
另外，在结构CtAb中，半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4各自的长度方向(Dr1)平行。即，半导体模块100-3及半导体模块100-4各自的长度方向(Dr1)与半导体模块100-2的长度方向(Dr1)平行。
另外，在结构CtAb中，半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4沿方向Dr2之字形地配置。在结构CtAb中，交叉线段Lx3的形状为之字形状。
在结构CtAb中，半导体模块100a的P侧基板3p及半导体模块100b的N侧基板3n沿交叉线段Lx3相邻地配置。具体而言，半导体模块100-1的P侧基板3p、半导体模块100-2的N侧基板3n、半导体模块100-3的P侧基板3p、半导体模块100-4的N侧基板3n沿交叉线段Lx3相邻地配置。
另外，半导体模块100a的N侧基板3n及半导体模块100b的P侧基板3p沿交叉线段Lx3相邻地配置。具体而言，半导体模块100-1的N侧基板3n、半导体模块100-2的P侧基板3p、半导体模块100-3的N侧基板3n、半导体模块100-4的P侧基板3p沿交叉线段Lx3相邻地配置。
在结构CtAb中，间隔ds2比间隔ds1及间隔ds3大。如上所述，间隔ds2是方向Dr2上的半导体模块100-2和半导体模块100-3的间隔。如上所述，间隔ds1是方向Dr2上的半导体模块100-1和半导体模块100-2的间隔。如上所述，间隔ds3是方向Dr2上的半导体模块100-3和半导体模块100-4的间隔。
如以上说明所述，本实施方式的结构CtAb是将结构CtA和结构CtB组合的结构。因此，得到与实施方式2、3相同的效果。即，在驱动处理执行状态下，能够抑制在k个半导体模块100的中央部存在的半导体模块100-2、100-3各自的驱动基板发出的热量发生干涉。
另外，对于驱动处理执行状态中的k个半导体模块100，能够抑制方向Dr2上的热干涉。由此，能够得到确保了用于散热的空间、且散热性良好的电力转换装置。
另外，电力转换装置1000Ab也可以与电力转换装置1000相同地，具有上述结构Ctxa。
[实施方式5]
本实施方式的结构是以基于电源位置的多个半导体模块的配置为特征的结构(下面，也称为“结构CtC”)。下面，将具有结构CtC的电力转换装置也称为“电力转换装置1000C”。与实施方式1相同地，电力转换装置1000C进行上述驱动处理Pr。
图9是用于说明本发明的实施方式5涉及的电力转换装置1000C的结构的图。图9(a)是表示本发明的实施方式5涉及的半导体模块100a及半导体模块100b的配置结构的俯视图。此外，在图9(a)中，示出电力转换装置1000C所包含的上述电源Pw1。另外，在图9(a)中，在各半导体模块100处，示出上述端子Tm2、Tm3。
图9(b)是表示本发明的实施方式5涉及的半导体模块100a及半导体模块100b的配置结构的剖视图。
电力转换装置1000C具有k个半导体模块100。在本实施方式中，作为一个例子，“k”为4。此外，“k”并不限于4，也可以是3或大于或等于5。
参照图9，电力转换装置1000C与图5的电力转换装置1000相比，k个半导体模块100的配置状态不同。由于电力转换装置1000B的除此之外的结构与电力转换装置1000相同，因此不重复详细的说明。
下面，将俯视观察(XY面)中的半导体模块100的长度方向(Dr1)的端部也称为“端部Eg”。各半导体模块100的端子Tm3(栅极端子)设置于该半导体模块100的端部Eg。
下面，将电力转换装置1000C所包含的k个半导体模块100中的端子Tm3与电源Pw1最近的半导体模块100也称为“靠近电源模块”。该k个半导体模块100包含靠近电源模块。
另外，下面，将不相当于靠近电源模块的半导体模块100也称为“不靠近电源模块”。该k个半导体模块包含(k-1)个不靠近电源模块。
此处，考虑下面的前提Pr1。在前提Pr1中，作为一个例子，靠近电源模块为半导体模块100-3。因此，(k-1)个不靠近电源模块为半导体模块100-1、100-2、100-4。
另外，在前提Pr1中，半导体模块100-3为半导体模块100b。另外，在前提Pr1中，(k-1)个不靠近电源模块均为半导体模块100a。
此外，在电力转换装置1000C进行上述驱动处理Pr的情况下，在端子Tm3的附近产生更多的发热。另外，靠近电源模块的发热最大。因此，结构CtC是提高发热最大的靠近电源模块的散热性的结构。在结构CtC中，仅靠近电源模块的P侧基板3p及N侧基板3n的配置与不靠近电源模块的P侧基板3p及N侧基板3n的配置不同。
下面，对结构CtC进行详细说明。图8(a)是用于说明应用了前提Pr1的结构CtC的图。参照图8(a)，在结构CtC中，半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4以半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4的顺序沿方向Dr2相邻地配置。
此外，在应用了前提Pr1的结构CtC中，靠近电源模块及(k-1)个不靠近电源模块沿方向Dr2相邻地配置。
另外，在结构CtC中，半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4各自的长度方向(Dr1)平行。即，各不靠近电源模块的长度方向(Dr1)与靠近电源模块的长度方向(Dr1)平行。
另外，各不靠近电源模块的P侧基板3p及靠近电源模块的N侧基板3n沿方向Dr2直线状地配置。另外，各不靠近电源模块的N侧基板3n及靠近电源模块的P侧基板3p沿方向Dr2直线状地配置。
另外，在结构CtC中，不靠近电源模块(半导体模块100a)的P侧基板3p及靠近电源模块(半导体模块100b)的N侧基板3n沿交叉线段Lx2相邻地配置。另外，不靠近电源模块(半导体模块100a)的N侧基板3n及靠近电源模块(半导体模块100b)的P侧基板3p沿交叉线段Lx2相邻地配置。
如以上说明所述，根据本实施方式的结构CtC，仅靠近电源模块的P侧基板3p及N侧基板3n的配置与不靠近电源模块的P侧基板3p及N侧基板3n的配置不同。由此，在驱动处理执行状态下，能够提高发热最大的靠近电源模块的散热性。
另外，在驱动处理执行状态下，能够抑制靠近电源模块的驱动基板(例如，P侧基板3p)发出的热量与不靠近电源模块的未驱动基板(例如，N侧基板3n)发生干涉。由此，能够得到确保了用于散热的空间、且散热性良好的电力转换装置。
[实施方式6]
本实施方式的结构是以考虑到热量扩散的方向的多个半导体模块的配置为特征的结构(下面，也称为“结构CtD”)。下面，将具有结构CtD的电力转换装置也称为“电力转换装置1000D”。与实施方式1相同地，电力转换装置1000D进行上述驱动处理Pr。
图10是表示本发明的实施方式6涉及的电力转换装置1000D的结构的俯视图。电力转换装置1000D具有k个半导体模块100。在本实施方式中，作为一个例子，“k”为4。此外，“k”并不限于4，也可以是2、3或大于或等于5。
参照图10，电力转换装置1000D与图5的电力转换装置1000相比，k个半导体模块100的配置状态不同。由于电力转换装置1000D的除此之外的结构与电力转换装置1000相同，因此不重复详细的说明。
下面，对结构CtD进行详细说明。参照图10，在结构CtD中，将k个半导体模块100配置为放射状(椭圆弧状)。在结构CtD中，半导体模块100a的长度方向(Dr1)与半导体模块100b的长度方向(Dr1)交叉。
下面，将结构CtD中的交叉线段Lx也称为“交叉线段Lx4”或“Lx4”。结构CtD中的交叉线段Lx4的形状为椭圆弧状。
在结构CtD中，半导体模块100a的P侧基板3p及半导体模块100b的N侧基板3n沿椭圆弧状的交叉线段Lx4相邻地配置。另外，半导体模块100a的N侧基板3n及半导体模块100b的P侧基板3p沿椭圆弧状的交叉线段Lx4相邻地配置。
此外，在驱动处理执行状态下，在驱动基板发出的热量传递至散热板50的情况下，在散热板50中热量放射状地扩散。此外，根据本实施方式的结构CtD，将k个半导体模块100配置为放射状(椭圆弧状)。因此，能够设置用于使在驱动处理执行状态下各半导体模块100发出的热量扩散的空间。
由此，在驱动处理执行状态下，能够抑制各半导体模块100的驱动基板(例如，P侧基板3p)发出的热量彼此发生干涉。由此，能够得到确保了用于散热的空间、且散热性良好的电力转换装置。
另外，具有结构CtD的电力转换装置1000D得到与实施方式1相同的效果。另外，电力转换装置1000D也可以与电力转换装置1000相同地，具有上述结构Ctxa。
[实施方式7]
本实施方式的结构是以多个半导体模块对的配置为特征的结构(下面，也称为“结构CtE”)。下面，将具有结构CtE的电力转换装置也称为“电力转换装置1000E”。与实施方式1相同地，电力转换装置1000E进行上述驱动处理Pr。
图11是用于说明本发明的实施方式7涉及的电力转换装置1000E的结构的图。图11(a)是表示本发明的实施方式7涉及的半导体模块100a及半导体模块100b的配置结构的俯视图。图11(b)是表示本发明的实施方式7涉及的半导体模块100a及半导体模块100b的配置结构的剖视图。
电力转换装置1000E具有k个半导体模块100。在本实施方式中，“k”为大于或等于4的偶数。例如，“k”为4。此外，“k”并不限于4，也可以是比4大的偶数。
参照图11，电力转换装置1000E与图5的电力转换装置1000相比，k个半导体模块100的配置状态不同。由于电力转换装置1000E的除此之外的结构与电力转换装置1000相同，因此不重复详细的说明。
下面，对结构CtE进行详细说明。参照图11(a)，具有结构CtE的电力转换装置1000E包含由k个半导体模块100构成的u(大于或等于2的整数)个半导体模块对100P。在本实施方式中，作为一个例子，“u”为2。u个半导体模块对包含在方向Dr2相邻的2个半导体模块对100P。此外，“u”也可以大于或等于3。
u个半导体模块对100P的每一者由半导体模块100a和半导体模块100b构成。
另外，在结构CtE中，半导体模块100-1、100-2、100-3、100-4各自的长度方向(Dr1)平行。即，就各半导体模块对100P而言，半导体模块100a的长度方向(Dr1)与半导体模块100b的长度方向(Dr1)平行。
另外，就各半导体模块对100P而言，半导体模块100a的P侧基板3p及半导体模块100b的N侧基板3n沿方向Dr2直线状地配置。另外，就各半导体模块对100P而言，半导体模块100a的N侧基板3n及半导体模块100b的P侧基板3p沿方向Dr2直线状地配置。
另外，在结构CtE中，就各半导体模块对100P而言，半导体模块100a的P侧基板3p及半导体模块100b的N侧基板3n沿交叉线段Lx2相邻地配置。另外，就各半导体模块对100P而言，半导体模块100a的N侧基板3n及半导体模块100b的P侧基板3p沿交叉线段Lx2相邻地配置。
下面，将方向Dr2上的相邻的2个半导体模块对100P的间隔也称为“间隔ds4”或“ds4”。另外，下面，将方向Dr2上的各半导体模块对100P的半导体模块100a及半导体模块100b的间隔也称为“间隔ds5”或“ds5”。
在结构CtE中，间隔ds4比间隔ds5大。
如以上说明所述，根据本实施方式，相邻的2个半导体模块对100P的间隔ds4比半导体模块100a及半导体模块100b的间隔ds5大。因此，能够在方向Dr2上的半导体模块对100P的两端侧确保用于散热的空间。
由此，在驱动处理执行状态下，能够抑制半导体模块对100P发出的热量与其它半导体模块对100P发出的热量彼此发生干涉。由此，能够得到确保了用于散热的空间、且散热性良好的电力转换装置。
另外，具有结构CtE的电力转换装置1000E得到与实施方式1相同的效果。
此外，本发明可以在其发明的范围内将各实施方式自由地组合，对各实施方式适当进行变形、省略。
虽然对本发明进行了详细说明，但上述的发明在全部的方面都是例示，本发明并不限定于此。应当理解为，在不脱离本发明的范围的情况下，会设想到未例示的无数的变形例。
标号的说明
3n、3na、3nb N侧基板，3p、3pa、3pb P侧基板，11半导体元件，100、100a、100b、100-1、100-2、100-3、100-4半导体模块，1000、1000A、1000Ab、1000B、1000C、1000D、1000E电力转换装置，Cr1、Cr1a、Cr1b、Cr10、Cr100电路，Pw1电源，Tm1、Tm2、Tm3端子。

Claims (8)

1.一种电力转换装置(1000、1000A、1000B、1000Ab、1000C、1000D、1000E)，
其具有k个半导体模块(100(100a、100b))，其中，k为大于或等于2的整数，
所述k个半导体模块的每一者包含：
第1部件(3p)，其设置有第1电路(Cr1a)；以及
第2部件(3n)，其设置有第2电路(Cr1b)，
所述第1电路及所述第2电路彼此电连接，
所述第1电路在所述第2电路进行驱动时，不进行驱动，
所述第2电路在所述第1电路进行驱动时，不进行驱动，
俯视观察中的各所述半导体模块的形状为长条状，
所述各半导体模块的所述第1部件及所述第2部件沿俯视观察中的该半导体模块的长度方向即第1方向(Dr1)相邻地配置，
所述k个半导体模块包含彼此相邻地配置的第1半导体模块(100a(100-1))及第2半导体模块(100b(100-2))，
所述第1半导体模块的所述第1部件、以及所述第2半导体模块的所述第2部件在俯视观察中沿与所述第1方向交叉的线段即交叉线段(Lx(Lx2、Lx3、Lx4))相邻地配置。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，
所述第1半导体模块的长度方向与所述第2半导体模块的长度方向平行，
所述第1半导体模块的所述第1部件、以及所述第2半导体模块的所述第2部件在俯视观察中沿与所述第1方向正交的第2方向(Dr2)直线状地配置。
3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其中，
k为大于或等于4的整数，
所述k个半导体模块包含第3半导体模块(100a(100-3))及第4半导体模块(100b(100-4))，
所述第1半导体模块、所述第2半导体模块、所述第3半导体模块及所述第4半导体模块以该第1半导体模块、该第2半导体模块、该第3半导体模块及该第4半导体模块的顺序，沿所述第2方向相邻地配置，
所述第3半导体模块及所述第4半导体模块各自的长度方向与所述第2半导体模块的长度方向平行，
所述第2半导体模块的所述第2部件、以及所述第3半导体模块的所述第1部件沿所述第2方向直线状地配置，
所述第2方向上的所述第2半导体模块和所述第3半导体模块的间隔(ds2)比该第2方向上的所述第1半导体模块和所述第2半导体模块的间隔(ds1)大，
所述第2方向上的所述第2半导体模块和所述第3半导体模块的间隔(ds2)比该第2方向上的所述第3半导体模块和所述第4半导体模块的间隔(ds3)大。
4.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，
所述第1半导体模块的长度方向与所述第2半导体模块的长度方向平行，
所述交叉线段的形状为之字形状，
所述第1半导体模块的所述第1部件、以及所述第2半导体模块的所述第2部件沿所述交叉线段相邻地配置。
5.根据权利要求4所述的电力转换装置，其中，
k为大于或等于4的整数，
所述k个半导体模块包含第3半导体模块(100a(100-3))及第4半导体模块(100b(100-4))，
所述第1半导体模块、所述第2半导体模块、所述第3半导体模块及所述第4半导体模块以该第1半导体模块、该第2半导体模块、该第3半导体模块及该第4半导体模块的顺序，在俯视观察中沿与所述第1方向正交的第2方向(Dr2)相邻地配置，
所述第3半导体模块及所述第4半导体模块各自的长度方向与所述第2半导体模块的长度方向平行，
所述第1半导体模块的所述第1部件、所述第2半导体模块的所述第2部件、所述第3半导体模块的所述第1部件、以及所述第4半导体模块的所述第2部件沿所述交叉线段相邻地配置，
所述第2方向上的所述第2半导体模块和所述第3半导体模块的间隔(ds2)比该第2方向上的所述第1半导体模块和所述第2半导体模块的间隔(ds1)大，
所述第2方向上的所述第2半导体模块和所述第3半导体模块的间隔(ds2)比该第2方向上的所述第3半导体模块和所述第4半导体模块的间隔(ds3)大。
6.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，
k为大于或等于3的整数，
所述k个半导体模块的每一者具有半导体元件(11)，
所述半导体元件具有第1端子(Tm1)、第2端子(Tm2)及第3端子(Tm3)，
作为所述半导体元件的状态，存在将该半导体元件的所述第1端子及所述第2端子电连接的接通状态、以及不将该半导体元件的该第1端子及该第2端子电连接的断开状态，
所述第3端子是用于被选择性地施加接通电压及断开电压的端子，该接通电压是用于将所述半导体元件的状态设为所述接通状态的电压，该断开电压是用于将该半导体元件的状态设为所述断开状态的电压，
所述电力转换装置还具有电源(Pw1)，
各所述半导体模块的所述第3端子设置于俯视观察中的该半导体模块的长度方向的端部，
所述k个半导体模块包含靠近电源模块，该靠近电源模块是该k个半导体模块中的所述第3端子与所述电源最近的半导体模块，
所述靠近电源模块为所述第2半导体模块，
所述k个半导体模块包含(k-1)个不靠近电源模块，该(k-1)个不靠近电源模块是不相当于所述靠近电源模块的半导体模块，
所述(k-1)个不靠近电源模块的每一者为所述第1半导体模块，
所述靠近电源模块及所述(k-1)个不靠近电源模块在俯视观察中沿与所述第1方向正交的第2方向(Dr2)相邻地配置，
各所述不靠近电源模块的长度方向与所述靠近电源模块的长度方向平行，
所述各不靠近电源模块的所述第1部件、以及所述靠近电源模块的所述第2部件沿所述第2方向直线状地配置。
7.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，
所述第1半导体模块的长度方向与所述第2半导体模块的长度方向交叉，
所述交叉线段的形状为椭圆弧状，
所述第1半导体模块的所述第1部件、以及所述第2半导体模块的所述第2部件沿椭圆弧状的所述交叉线段相邻地配置。
8.根据权利要求1所述的电力转换装置，其中，
k为大于或等于4的偶数，
所述电力转换装置(1000E)包含由所述k个半导体模块构成的u个半导体模块对(100P)，其中，u为大于或等于2的整数，
所述u个半导体模块对的每一者由所述第1半导体模块和所述第2半导体模块构成，
所述第1半导体模块的长度方向与所述第2半导体模块的长度方向平行，
所述第1半导体模块的所述第1部件、以及所述第2半导体模块的所述第2部件在俯视观察中沿与所述第1方向正交的第2方向(Dr2)直线状地配置，
所述u个半导体模块对包含在所述第2方向相邻的2个半导体模块对，
所述第2方向上的相邻的所述2个半导体模块对的间隔(ds4)比所述第2方向上的各所述半导体模块对的所述第1半导体模块及所述第2半导体模块的间隔(ds5)大。
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