CN1921105A - 半导体装置及使用该半导体装置的电力变换装置 - Google Patents

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Abstract

一种半导体装置及使用该半导体装置的电力变换装置，该半导体装置具有：第1半导体元件群，其在第1电位与第3电位之间至少电连接有一个第1功率半导体元件；第2半导体元件群，其在第2电位与第3电位之间至少电连接有一个第2功率半导体元件；和第3半导体元件群，其在第1电位与第3电位之间至少电连接有一个第3功率半导体元件，其中第2半导体元件群配置在第1半导体元件群与第3半导体元件群之间。由此，提供能够兼备低电感与发热平衡的低损耗的半导体装置、及使用该半导体装置的电力变换装置。

Description

半导体装置及使用该半导体装置的电力变换装置
技术领域
本发明涉及半导体装置及使用该半导体装置的电力变换装置，特别涉及汽车等移动体中使用的低损耗发热分散型半导体装置及使用该种半导体装置的电力变换装置。
背景技术
近年，可通断大电流的功率半导体元件的开发不断发展。由使用该元件的半导体装置构成的电力变换装置能够对马达等负载有效地供给电力。因此，被广泛应用于电车或汽车等移动体的马达驱动中。特别是，在混合动力(hybrid)汽车中，通过将引擎与电动马达进行组合，通过来自马达的低旋转的高转矩、将再生能量贮存到电池、添加怠速停止(idle stop)系统，来实现高燃料费、CO2的降低。
电力变换装置中使用的功率半导体元件存在通电的恒定损耗、及开闭时的开闭损耗的问题。为了提高电力变换的效率，降低这两个损耗的功率半导体元件、及使用该元件的半导体装置或电力变换装置的开发不断发展。
一般，功率半导体元件导通时的耐压越高，为了半导体内部的电场缓和，元件的厚度越增加。因此，为了降低损耗，尽量使用耐压低的功率半导体元件很重要。
但是，在电力变换装置开闭时，由于其急剧的电流变化与布线的寄生电感，使得施加到功率半导体元件上的电压上跳。由于该上跳电压，电力变换装置使用具备约为电源电压的两倍的耐压性的功率半导体元件。而且，为了降低上跳电压，降低了布线的寄生电感的所谓的低电感的半导体装置及电力变换装置的开发不断发展。
作为现有的技术，在专利文献1(特开平11-4584号公报)中公开有如下的构造：在同一平面上直线性地配置功率半导体元件，将平板状的层叠的布线导体并设于元件排列。通过以在平板状的布线导体中电流相互沿反向流动的方式层叠而形成往复电流路径，从而实现低电感的布线。进而，在专利文献1中记载有：作为逆变器装置的布线的层叠顺序，设正极侧的P系列(line)导体为最下层，设输出侧的U系列导体为中间层，设负极侧的N系列导体为最上层。
而且，在专利文献2(特开2001-332688号公报)中公开有如下的技术：对两个功率半导体元件，采用由宽度比厚度更大的宽幅电极构成正极侧的P系列导体、输出侧的U系列导体、负极侧的N系列导体。进而，在专利文献2中，通过按PUN的顺序层叠P系列导体、U系列导体、及N系列导体，从而实现低电感化。
并且，在专利文献3(特开2003-197858号公报)中公开有如下的技术：通过在多个正极侧的功率半导体元件、负极侧的功率半导体元件之间，层叠配置正极侧、负极侧、输出侧的外部连接用的电极，从而实现低电感化。
但是，在上述的现有技术中，由于正极侧的半导体元件及负极侧的半导体元件分别集中配置为一群，因此根据电力变换装置的运转状态，具有在半导体装置内发热集中的问题。
例如，在汽车开上路缘等时，由于轮胎被固定且马达被固定，因此逆变器处于过负载状态。该状态称作马达锁定(motor lock)状态。在马达锁定状态下，由于仅在逆变器单侧的功率半导体元件中流动过电流，因此成为热的最严峻的条件。
在该马达锁定状态下，半导体装置内单侧的功率半导体元件集中配置时，半导体装置内发热集中。在该状态时，元件温度比通常的加速时更高。因此，在混合动力汽车中，特别需要采用使发热分散的构造。
但是，上述现有技术的功率半导体元件并非是考虑了功率半导体元件的发热的平衡的配置。
专利文献1：特开平11-4584号公报
专利文献2：特开2001-332688号公报
专利文献3：特开2003-197858号公报
发明内容
为了解决上述课题，本发明的半导体装置的具有代表性之一，具有：第1半导体元件群，其在第1电位(正极电位)与第3电位(输出电位)之间至少电连接有一个第1功率半导体元件(IGBT1)；第2半导体元件群，其在第2电位(负极电位)与第3电位(输出电位)之间至少电连接有一个第2功率半导体元件(IGBT2)；和第3半导体元件群，其在第1电位(正极电位)与第3电位(输出电位)之间至少电连接有一个第3功率半导体元件(IGBT1)，其中第2半导体元件群配置在第1半导体元件群与第3半导体元件群之间。
而且，本发明的半导体装置的另一个代表性的装置具有：第1半导体元件群，其在第1电位(正极电位)与第3电位(输出电位)之间至少电连接有一个第1功率半导体元件(IGBT1)；第2半导体元件群，其在第2电位(负极电位)与第3电位(输出电位)之间至少电连接有一个第2功率半导体元件(IGBT2)；和第3半导体元件群，其在第1电位(正极电位)与第3电位(输出电位)之间至少电连接有一个第3功率半导体元件(IGBT1)，第4半导体元件群，其在第2电位(负极电位)与第3电位(输出电位)之间至少电连接有一个第4功率半导体元件(IGBT2)；和层叠构造体，其是经由绝缘体，层叠了用于电连接于第1电位(正极电位)的电极板、与用于电连接于所述第2电位(负极电位)的电极板而成，其中第1半导体元件群及第2半导体元件群在层叠构造体的一方侧平行地配置于层叠构造体，第3半导体元件群及第4半导体元件群在层叠构造体的与一方侧相反的另一方侧平行地配置于层叠构造体。
并且，本发明的电力变换装置的一个代表性的装置包括多个半导体开关装置(半导体装置29)和电容器，所述半导体开关装置具有：第1半导体元件群，其在第1端子(正极侧端子5a)与第3端子(输出端子6a)之间至少连接有一个第1功率半导体元件(IGBT1)；第2半导体元件群，其在第2端子(负极侧端子7a)与第3端子(输出端子6a)之间至少连接有一个第2功率半导体元件(IGBT2)；和第3半导体元件群，其在第1端子(正极侧端子5a)与第3端子(输出端子6a)之间至少连接有一个第3功率半导体元件(IGBT1)；所述电容器连接于第1端子(正极侧端子5a)与第2端子(负极侧端子7a)之间，其中第2半导体元件群配置在第1半导体元件群与第3半导体元件群之间，第1端子(正极侧端子5a)与电容器之间使用第1板状导体电连接，第2端子(负极侧端子7a)与电容器之间使用第2板状导体电连接，第1板状导体与第2板状导体经由绝缘体层叠。
根据本发明，能够提供低电感的半导体装置及使用该半导体装置的电力变换装置。
附图说明
图1是本发明的第1实施例的半导体装置的立体图；
图2是本发明的第1实施例的半导体装置的俯视图；
图3是本发明的第1实施例的半导体装置的图2的A-A’剖面；
图4是本发明的第1实施例的半导体装置的图2的B-B’剖面；
图5是本发明的第2实施例的半导体装置的立体图；
图6是本发明的第2实施例的半导体装置的俯视图；
图7是本发明的第2实施例的半导体装置的图6的A-A’剖面；
图8是本发明的第2实施例的半导体装置的图6的B-B’剖面；
图9是本发明的第3实施例的半导体装置的立体图；
图10是本发明的第3实施例的半导体装置的俯视图；
图11是本发明的第3实施例的半导体装置的图10的A-A’剖面；
图12是本发明的第3实施例的半导体装置的图10的B-B’剖面；
图13是本发明的第4实施例的半导体装置的立体图；
图14是本发明的第4实施例的半导体装置的俯视图；
图15是本发明的第4实施例的半导体装置的图14的A-A’剖面；
图16是本发明的第4实施例的半导体装置的图14的B-B’剖面；
图17是本发明的第5实施例的半导体装置的立体图；
图18是本发明的第5实施例的半导体装置的俯视图；
图19是本发明的第5实施例的半导体装置的图18的A-A’剖面；
图20是本发明的第5实施例的半导体装置的图18的B-B’剖面；
图21是一般的电力变换装置的电路图；
图22是本发明的第1实施例的半导体装置的电路图；
图23是本发明的第2实施例的半导体装置的电路图；
图24是使用了3个本发明的半导体装置的3相电力变换装置的立体图；
图25是现有技术中的半导体装置的电路图。
图中：1、2-IGBT，3、4-二极管，5-正极侧导电板，5a-正极侧端子，6-输出导电板，6a-输出端子，7-负极侧导电板，7a-负极侧端子，8-冷却用金属板，9、10、11、12-连接导体，13-绝缘基板，14-布线导体图案，15-绝缘体，16-直流电源，17-电容器，29-半导体装置，30-电力变换装置，32-层叠平板导体。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
(实施例1)
对本发明的第1实施例的半导体装置的构成及动作，结合图1～图4、图21、图22进行说明。
首先，说明用于降低电感的电路构成。图21是将电力变换装置连接到直流电源与负载时的电路图。此处，表示了将IGBT(绝缘栅极型双极性晶体管)用作可开闭的功率半导体元件的情况。而且，为了研究开闭时流动的电流，在电路图中表示有电感。
电力变换装置30通过电缆的电感18、19而与直流电源16连接。通过基于来自未图示的控制装置的指令，上桥臂的IGBT1与下桥臂的IGBT2进行开闭动作，以对负载与负载连接电缆的电感22施加电压的方式进行控制。
电力变换装置30由电容器17与半导体装置29构成，成为由连接用导体的电感20、21连接的电路。半导体装置29中串联连接有用于输出高电位的IGBT1与输出低电位的IGBT2。IGBT1与IGBT2的连接点的电位在输出端子6a输出到电感22。
在半导体装置29中，IGBT1及IGBT2串联连接于正极侧端子5a与负极侧端子7a之间。在正极侧端子5a与负极侧端子7a之间，存在正极侧端子5a的电感23、负极侧端子7a的电感24，且内部存在连接导体的电感25、26、27、28。而且，在各IGBT1及IGBT2中，反向并联有IGBT导通时的电流回流用的二极管3、4。
首先，考虑IGBT1导通、IGBT2截止时的电流。电流从直流电源16流经电缆的电感18、导体电感20、半导体装置29内的电感23、25、IGBT1、电感26，流入到负载22中。此时的电流路径由图21的实线的箭头表示。
然后，考虑在流动上述的电流的状态下IGBT1截止的情况。此时，由于电缆的电感18及负载22的电感大，因此在瞬间电流不变为零而发挥电流源的作用。其结果，流经电缆的电流变为经过电容器17、电感21、24、28、回流用的二极管4，流到负载22的电流路径。此时的电流路径由图21的虚线的箭头表示。
若考虑该开闭时的电流变化，则如图21的单点划线的路径所示，流动瞬间的电流。将该单点划线的电路称为主电路。若降低该主电路的电感L，则能够降低因开闭时的电流变化di/dt导致的上跳电压V＝L·di/dt。
这意味着不仅可降低开闭时的发热损耗，而且可使用元件耐压低即恒定损耗低的元件。因此，降低主电路的电感L有助于降低电力变换装置30的发热。
图1～图4是分别使用4个高电位侧(正极电位侧)元件、低电位侧(负极电位侧)元件时的半导体装置29的立体图(图1)、俯视图(图2)、高电位侧(正极电位侧)的剖面图(图3)、及低电位侧(负极电位侧)的剖面图(图4)。
半导体装置29构成为：在由焊锡等粘接固定于冷却用金属板8的、具备布线导体图案14的绝缘基板13上，由焊锡粘接固定高电位侧的开关元件即IGBT1、低电位侧的开关元件即IGBT2、各回流用二极管3、4。
而且，连接于高电位侧的正极侧端子5a、输出端子6a、连接于低电位侧的负极侧端子7a，以带状形成为薄板状的正极侧导电板5、输出导电板6、负极侧导电板7的一部分。正极侧导电板5、输出导电板6、负极侧导电板7至少在其一部分经由绝缘体15(在图1、图2中未图示)而对置配置。
并且，正极侧端子5a、输出端子6a、负极侧端子7a与IGBT1、2、二极管3、4，通过薄板状的连接导体9、10、11、12而连接。通过该导体配置，图21的电感的23与24、25与26、27与28变为下述的结构，即：以在两块平板上流动往复电流的形式而电感降低，从而可降低所述的主电路电感L。
在本实施例中，为了降低电感并由发热分散效果抑制半导体元件温度的上升，将高电位侧的IGBT1、低电位侧的IGBT2，排列为两个高电位侧的IGBT1、4个低电位侧的IGBT2、两个高电位侧的IGBT1，并沿带状的薄板导体的较长方向配置成一列。即，将高电位侧的多个功率半导体元件分割成2群以上，以夹持低电位侧的功率半导体元件的方式在带状的薄板导体的较长方向排列各元件。
在图22中表示该安装构造所对应的电路图。此处，输出导体的电感31a～31g是由连接各IGBT之间、或各回流用二极管之间的输出用导体产生的电感。输出用导体流动往复电流，是不产生电感的构造，但由于相隔绝缘物的厚度量的距离，因此产生漏电感。由于绝缘基板上的IGBT均等地配置，因此该值大致为相同的值。假设该电感的值为Lo。若考虑主电路电感中半导体装置29内的电感，则由于4个IGBT1a～1d、4个IGBT2a～2d的某一对中流动电流，使得电感不同。
25a～25d、26a～26d、27a～27d、28a～28d是连接导体的电感，23a～23d是高电位侧导体的电感，24a～24d是低电位侧导体的电感。以下，认为高电位侧导体的电感、低电位侧导体的电感，相对于4个高电位侧的IGBT1a～1d及与其并联连接的回流用二极管、4个低电位侧的IGBT2a～2d及与其并联连接的回流用二极管相等。
在图22的电路中，在考虑了图21的单点划线的开闭时过渡性的电流路径时，图22是相对于电感31d对称的电路。因此，以IGBT1a、1b及其回流用二极管，IGBT2a、2b及其回流用二极管的一半的路径进行研究。
首先，电感最小的路径是流经IGBT1b或其回流用二极管、IGBT2a或其回流用二极管的路径；而且，电感最大的路径是流经IGBT1a或其回流用二极管、IGBT2b或其回流用二极管的路径；该差值为连接用导体的电感的差值，仅考虑连接用电感时，前者为Lo，后者为3Lo。
另一方面，在图25中表示如以往那样采用不分割高电位侧IGBT、低电位侧IGBT的构造的情况的电路图。在本电路的情况下，考虑成为最小电感的路径时，IGBT1d或其回流用二极管、IGBT2a或其回流用二极管的路径最小，连接用导体的电感为Lo；若考虑最大的路径，IGBT1a或其回流用二极管、IGBT2d或其回流用二极管为7Lo。因此，除平均电感增大以外，过渡性的电流会集中于中央部，开闭损耗的发热集中于中央部，因而成为各功率半导体元件的最大温度离散的原因。
在本实施例中，用于将高电位侧的多个功率半导体元件分割成2群以上，以夹持低电位侧的功率半导体元件的方式在带状的薄板导体的较长方向排列元件，因此能构成低电感的半导体装置及电力变换装置。
(实施例2)
结合图5～图8对本发明的第2实施例的半导体装置的构成及动作进行说明。图5～图8是分别使用了4个高电位侧元件(IGBT1)、低电位侧元件(IGBT2)时的半导体装置29的立体图(图5)、俯视图(图6)、高电位侧(正极电位侧)的剖面图(图7)、及低电位侧(负极电位侧)的剖面图(图8)。
与第1实施例的不同之处在于：将高电位侧(正极电位侧)、低电位侧(负极电位侧)的半导体元件群分割至1个功率半导体元件，交互地配置高电位侧、低电位侧的功率半导体元件(IGBT1、IGBT2)。
在图23中表示该安装构造所对应的电路图。根据如本实施例的配置，从高电位侧(正极电位侧)流到低电位侧(负极电位侧)的功率半导体元件(IGBT1、2)的电流通过输出侧导体的电感为Lo，且全部相同。由此，根据本实施例，与实施例1的构成比较，能够进一步降低电感。
而且，通过交互地配置正极电位侧、负极电位侧的功率半导体元件(IGBT1、IGBT2)，形成分散发热构造。因此，可降低在马达锁定时、即热的最严峻的条件下的元件温度，从而适用于混合动力汽车等。
(实施例3)
下面，结合图9～图12对本发明的第3实施例的半导体装置的构成及动作进行说明。图9～图12是分别使用了4个高电位侧元件(IGBT1)、低电位侧元件(IGBT2)时的半导体装置29的立体图(图9)、俯视图(图10)、高电位侧(正极电位侧)的剖面图(图11)、及低电位侧(负极电位侧)的剖面图(图12)。
与第1、第2实施例的不同之处在于：将高电位侧(正极电位侧)、低电位侧(负极电位侧)的半导体元件(IGBT1、2)分割成2群以上的半导体元件群，分割后半导体元件群以夹持薄板导体的正极侧导电板5、输出导电板6、负极侧导电板7的方式将半导体元件排列成2列。
即，第1半导体元件群(IGBT1)排列配置于第2半导体元件群(IGBT2)的一边，第3半导体元件群(IGBT1)排列配置于第4半导体元件群(IGBT2)的一边。第1半导体元件群(IGBT1)与第3半导体元件群(IGBT1)通过层叠构造体而对置配置。而且，第2半导体元件群(IGBT2)与第4半导体元件群(IGBT2)也通过层叠构造体而对置配置。
第1半导体元件群(IGBT1)及第2半导体元件群(IGBT2)，而且第3半导体元件群(IGBT1)及第4半导体元件群(IGBT2)分别平行地配置于层叠构造体上。
层叠构造体通过将正极侧导电板5与负极侧导电板7经由绝缘体15层叠而构成。在正极侧导电板5上设置有正极侧端子5a，电连接于直流电源16的正极。在负极侧导电板7上设置有负极侧端子7a，电连接于直流电源16的负极。
而且，在本实施例中，正极侧导电板5包括两块薄板。即，由用于与第1半导体元件群(IGBT1)连接的正极侧导电板、和用于与第3半导体元件群(IGBT1)连接的正极侧导电板构成。负极侧导电板7也和正极侧导电板5同样由两块薄板构成。
并且，在第1半导体元件群(IGBT1)与第3半导体元件群(IGBT1)、及第2半导体元件群(IGBT2)与第4半导体元件群(IGBT2)之间，配置有输出导电板6。输出导电板6设置有用于将输出电压供给到负载的输出端子6a。在本实施例中，输出导电板6配置在正极侧端子5a与负极侧端子7a之间。在本实施例中，输出导电板6也和正极侧导电板5及负极侧导电板7同样由两块薄板构成。
在本实施例中，分别由两块薄板构成正极侧导电板5、负极侧导电板7、输出导电板6，但并非限定于此，也可由一块薄板构成这些的任一个或者全部。
另外，在本实施例中，第1半导体元件群(IGBT1)与第3半导体元件群(IGBT1)、另外第2半导体元件群(IGBT2)与第4半导体元件群(IGBT2)分别经由层叠构造体而对置配置。但并非限定于此，也可以是第1半导体元件群(IGBT1)与第4半导体元件群(IGBT2)、另外第2半导体元件群(IGBT2)与第3半导体元件群(IGBT1)分别经由层叠构造体而对置配置。
通过采用如本实施例的构造，可降低电感且形成分散发热的构造。
(实施例4)
下面，在图13～图16中表示本发明的第4实施例。图13～图16是分别使用4个高电位侧元件(IGBT1)、低电位侧元件(IGBT2)时的半导体装置29的立体图(图13)、俯视图(图14)、高电位侧(正极电位侧)的剖面图(图15)、及低电位侧(负极电位侧)的剖面图(图16)。
与第1实施例的不同之处在于：将正极侧端子5a分割成两个，以由这两个正极侧端子5a夹持负极侧端子7a的方式配置成1列。由于正极侧端子5a与负极侧端子7a需要隔开绝缘距离，因此不能使它们靠近。但是，为了进一步减小电感，需要通过使它们尽量靠近，从而进一步减小主电路的电流路径形成的回路(loop)面积。
为了解决该问题，在本实施例中，分割高电位侧的外部连接端子(正极侧端子5a)，并构成为其中心位置与低电位侧的外部连接端子(负极侧端子7a)的位置一致。
而且，由于通过与半导体元件(IGBT1、2)的排列并列地排列，从而使从外部端子(正极侧端子5a、负极侧端子7a)到半导体元件(IGBT1、2)的距离平均化，因此可进一步低电感化。
(实施例5)
下面，在图17～图20中表示本发明的第5实施例。图17～图20是分别使用4个高电位侧元件(IGBT1)、低电位侧元件(IGBT2)时的半导体装置29的立体图(图17)、俯视图(图18)、高电位侧(正极电位侧)的剖面图(图19)、及低电位侧(负极电位侧)的剖面图(图20)。
与第4实施例的不同之处在于：设置多个高电位侧、低电位侧的外部端子(正极侧端子5a、负极侧端子7a)，并将这些交互地配置成1列。若这样配置，则各半导体元件(IGBT1、IGBT2)与外部端子(正极侧端子5a、负极侧端子7a)的距离将更加均匀。因此，由于这些之间的电感变得相等，从而实现进一步低电感化。
(实施例6)
下面，在图24中表示第6实施例。本实施例通过组合3个上述的半导体装置29，构成电力变换装置。该电力变换装置通过具有3个半导体装置29，从而各半导体装置29分别产生U相、V相、W相的3相马达电流。
3个半导体装置29沿特定的方向(第1方向)排列配置成1列。而且，在3个半导体装置29附近，与半导体装置29排列的方向垂直的方向(第2方向)上，多个电容器17沿第1方向排列配置成一列。
3个半导体装置29各自的正极侧端子5a与负极侧端子7a经由层叠平板导体32连接于电容器17的正极端子与负极端子。层叠平板导体32以覆盖3个半导体装置29的方式配置在半导体装置29的上面。层叠平板导体32经由绝缘体层叠正极侧平板导体与负极侧平板导体而构成，该正极侧平板导体电连接半导体装置29的正极侧端子5a与电容器17的正极端子，该负极侧平板导体电连接半导体装置29的负极侧端子5a与电容器17的负极端子。
层叠平板导体32也可由1块板电连接半导体装置29的端子与电容器17的端子，或者还可分成多块板，进而经由连接部电连接它们之间。
通过这种构造，在本实施例的电力变换装置中，可获得电容器17的配置的自由度，并可实现低电感化。
以上，基于具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并非特别限定于此，在技术思想的范围内可进行各种变更。例如，在上述实施例中，说明了作为功率半导体元件使用IGBT的情况，但也可用功率MOSFET等其他功率半导体元件代替。在作为功率半导体元件使用功率MOSFET的情况下，由于功率MOSFET中内置有二极管，因此可省略设置外加的二极管。
而且，在本实施例中，使用连接导体9、10、11、12电连接各导电板与IGBT等，但本发明并非特别限定于此，还可由铝等导线代替连接导体9、10、11、12的全部或一部分。
根据本发明的实施方式，能够实现兼备低电感与发热平衡的低损耗的半导体装置及使用该半导体装置的电力变换装置。

Claims (18)

1.一种半导体装置，具有：
第1半导体元件群，其在第1电位与第3电位之间至少电连接有一个第1功率半导体元件；
第2半导体元件群，其在第2电位与所述第3电位之间至少电连接有一个第2功率半导体元件；和
第3半导体元件群，其在所述第1电位与所述第3电位之间至少电连接有一个第3功率半导体元件，
所述第2半导体元件群配置在所述第1半导体元件群与所述第3半导体元件群之间。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述第1半导体元件群并联连接多个所述第1功率半导体元件而构成，
所述第2半导体元件群并联连接多个所述第2功率半导体元件而构成，
所述第3半导体元件群并联连接多个所述第3功率半导体元件而构成。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述第1半导体元件群、所述第2半导体元件群及所述第3半导体元件群配置成一列。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述半导体装置具有：第1电极板，其用于将所述第1半导体元件群及所述第3半导体元件群电连接于所述第1电位；和第2电极板，其用于将所述第2半导体元件群电连接于所述第2电位，
所述第1电极板与所述第2电极板经由绝缘体层叠。
5.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，
所述半导体装置具有输出导电板，其用于将所述第1半导体元件群、所述第2半导体元件群及所述第3半导体元件群电连接于所述第3电位，
所述输出导电板的至少一部分设置在所述第1电极板与所述第2电极板之间。
6.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，
所述第1电极板具有两个第1端子，其用于电连接于所述第1电位，
所述第2电极板具有第2端子，其用于电连接于所述第2电位，
所述第2端子配置在两个所述第1端子之间。
7.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，
所述第1电极板具有多个第1端子，其用于电连接于所述第1电位，
所述第2电极板具有多个第2端子，其用于电连接于所述第2电位，
多个所述第1端子与多个所述第2端子交互地配置。
8.根据权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，
所述第1功率半导体元件通过第1连接板与所述输出导电板连接，
所述第2功率半导体元件通过第2连接板与所述第2电极板连接，
所述第3功率半导体元件通过第3连接板与所述输出导电板连接，
9.根据权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，
所述第1功率半导体元件、所述第2功率半导体元件及所述第3功率半导体元件是IGBT，
所述第1半导体元件群包括并联连接于所述第1功率半导体元件的第1二极管，
所述第2半导体元件群包括并联连接于所述第2功率半导体元件的第2二极管，
所述第3半导体元件群包括并联连接于所述第3功率半导体元件的第3二极管，
所述第1二极管通过所述第1连接板与所述第1功率半导体元件连接，
所述第2二极管通过所述第2连接板与所述第2功率半导体元件连接，
所述第3二极管通过所述第3连接板与所述第3功率半导体元件连接。
10.一种半导体装置，具有：
第1半导体元件群，其在第1电位与第3电位之间至少电连接有一个第1功率半导体元件；
第2半导体元件群，其在第2电位与所述第3电位之间至少电连接有一个第2功率半导体元件；和
第3半导体元件群，其在所述第1电位与所述第3电位之间至少电连接有一个第3功率半导体元件，
第4半导体元件群，其在所述第2电位与所述第3电位之间至少电连接有一个第4功率半导体元件，和
层叠构造体，其是经由绝缘体，层叠了用于电连接于所述第1电位的电极板、与用于电连接于所述第2电位的电极板而成，
所述第1半导体元件群及所述第2半导体元件群，在所述层叠构造体的一方侧平行地配置于该层叠构造体，
所述第3半导体元件群及所述第4半导体元件群，在所述层叠构造体的与所述一方侧相反的另一方侧平行地配置于该层叠构造体。
11.根据权利要求10所述的半导体装置，其特征在于，
所述第3半导体元件群经由所述层叠构造体与所述第1半导体元件群对置配置，
所述第4半导体元件群经由所述层叠构造体与所述第2半导体元件群对置配置。
12.根据权利要求10所述的半导体装置，其特征在于，
所述第3半导体元件群经由所述层叠构造体与所述第2半导体元件群对置配置，
所述第4半导体元件群经由所述层叠构造体与所述第1半导体元件群对置配置。
13.根据权利要求10所述的半导体装置，其特征在于，
所述第1半导体元件群并联连接多个所述第1功率半导体元件而构成，
所述第2半导体元件群并联连接多个所述第2功率半导体元件而构成，
所述第3半导体元件群并联连接多个所述第3功率半导体元件而构成，
所述第4半导体元件群并联连接多个所述第4功率半导体元件而构成。
14.根据权利要求10所述的半导体装置，其特征在于，
用于电连接于所述第1电位的电极板包括：第1电极板，其用于将所述第1半导体元件群电连接于该第1电位；和第3电极板，其用于将所述第3半导体元件群电连接于该第1电位，
用于电连接于所述第2电位的电极板包括：第2电极板，其用于将所述第2半导体元件群电连接于该第2电位；和第4电极板，其用于将所述第4半导体元件群电连接于该第2电位。
15.根据权利要求14所述的半导体装置，其特征在于，
所述第1电极板及所述第3电极板经由所述绝缘体配置在所述第2电极板与所述第4电极板之间。
16.根据权利要求15所述的半导体装置，其特征在于，
所述半导体装置具有：第1输出导电板，其用于将所述第1半导体元件群及所述第2半导体元件群电连接于所述第3电位；和第2输出导电板，其用于将所述第3半导体元件群及所述第4半导体元件群电连接于该第3电位，
所述第1输出导电板的至少一部分经由所述绝缘体配置在所述第1电极板与所述第2电极板之间，
所述第2输出导电板的至少一部分经由所述绝缘体配置在所述第3电极板与所述第4电极板之间。
17.一种电力变换装置，包括多个半导体开关装置和电容器，
所述半导体开关装置具有：第1半导体元件群，其在第1端子与第3端子之间至少连接有一个第1功率半导体元件；第2半导体元件群，其在第2端子与所述第3端子之间至少连接有一个第2功率半导体元件；和第3半导体元件群，其在所述第1端子与所述第3端子之间至少连接有一个第3功率半导体元件，
所述电容器连接于所述第1端子与所述第2端子之间，
所述第2半导体元件群配置在所述第1半导体元件群与所述第3半导体元件群之间，
所述第1端子与所述电容器之间使用第1板状导体电连接，
所述第2端子与所述电容器之间使用第2板状导体电连接，
所述第1板状导体与所述第2板状导体经由绝缘体层叠。
18.根据权利要求17所述的电力变换装置，其特征在于，
所述多个半导体开关装置沿第1方向排列配置成一列，
所述电容器在与所述半导体开关装置排列的所述第1方向正交的第2方向，配置在该半导体开关装置的附近。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8461623B2 (en) 2008-07-10 2013-06-11 Mitsubishi Electric Corporation Power semiconductor module
CN104603938A (zh) * 2012-09-12 2015-05-06 日本康奈可株式会社 半导体器件
CN102291034B (zh) * 2008-03-11 2015-07-15 株式会社日立制作所 电力转换装置
CN104796007A (zh) * 2014-01-17 2015-07-22 株式会社丰田自动织机 半导体装置
US9795049B2 (en) 2014-08-22 2017-10-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device
CN106030796B (zh) * 2014-02-11 2018-07-06 三菱电机株式会社 功率用半导体模块
CN109599376A (zh) * 2017-09-30 2019-04-09 西门子公司 一种绝缘栅双极型晶体管igbt端子
CN111295752A (zh) * 2017-11-20 2020-06-16 罗姆股份有限公司 半导体器件

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007142038A1 (ja) * 2006-06-09 2007-12-13 Honda Motor Co., Ltd. 半導体装置
JP4582161B2 (ja) * 2008-03-04 2010-11-17 株式会社豊田自動織機 電力変換装置
EP2099121B1 (en) * 2008-03-04 2017-10-18 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Power converter apparatus
US8031479B2 (en) * 2008-03-04 2011-10-04 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Power converter apparatus
US8339823B2 (en) * 2008-03-20 2012-12-25 Abb Technology Ag Voltage source converter
CN102067430B (zh) * 2008-05-07 2013-10-23 Abb技术有限公司 电压源转换器
US8279620B2 (en) * 2009-09-21 2012-10-02 GM Global Technology Operations LLC Low inductance power electronics assembly
US8076696B2 (en) * 2009-10-30 2011-12-13 General Electric Company Power module assembly with reduced inductance
US8482904B2 (en) * 2010-05-25 2013-07-09 Lear Corporation Power module with current sensing
JP5380376B2 (ja) 2010-06-21 2014-01-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体装置
US8878483B2 (en) 2011-01-14 2014-11-04 Lear Corporation Electronics unit with current sensing
JP5555206B2 (ja) 2011-07-11 2014-07-23 株式会社 日立パワーデバイス 半導体パワーモジュール
JP5370440B2 (ja) * 2011-08-31 2013-12-18 株式会社デンソー 電子装置の製造方法
JP5893369B2 (ja) * 2011-12-05 2016-03-23 ローム株式会社 半導体装置
JPWO2013105456A1 (ja) * 2012-01-13 2015-05-11 住友ベークライト株式会社 回路基板および電子デバイス
JP5924164B2 (ja) * 2012-07-06 2016-05-25 株式会社豊田自動織機 半導体装置
KR101890752B1 (ko) 2012-11-01 2018-08-22 삼성전자 주식회사 균일한 병렬 스위치 특성을 갖는 파워모듈용 기판 및 이를 포함하는 파워모듈
WO2014090686A1 (de) * 2012-12-10 2014-06-19 Abb Technology Ag Leistungshalbleitermodul und kontaktierungsanordnung
DE102012222959B4 (de) * 2012-12-12 2015-04-02 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungsbauelementeinrichtung
KR102034717B1 (ko) * 2013-02-07 2019-10-21 삼성전자주식회사 파워모듈용 기판, 파워모듈용 터미널 및 이들을 포함하는 파워모듈
JP6089751B2 (ja) * 2013-02-15 2017-03-08 株式会社明電舎 マルチレベルコンバータ
JP6358129B2 (ja) * 2015-02-26 2018-07-18 株式会社デンソー 電力変換装置
WO2016140008A1 (ja) * 2015-03-05 2016-09-09 富士電機株式会社 半導体装置
JP6300751B2 (ja) * 2015-03-25 2018-03-28 三菱電機株式会社 半導体装置
JP6431838B2 (ja) * 2015-12-24 2018-11-28 高周波熱錬株式会社 誘導加熱用電源装置
CN107546214B (zh) * 2016-06-23 2020-02-07 台达电子工业股份有限公司 功率模块封装结构
JP6865094B2 (ja) * 2017-04-26 2021-04-28 マレリ株式会社 パワーモジュール
JP6922450B2 (ja) * 2017-06-08 2021-08-18 株式会社デンソー 半導体モジュール
FR3069382B1 (fr) * 2017-07-21 2022-07-29 Valeo Equip Electr Moteur Procede de montage d'un module electrique sur un support electriquement conducteur et dispositifs electriques correspondants
DE112018007676T5 (de) * 2018-05-30 2021-02-18 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitermodul und leistungswandler
JP6980625B2 (ja) * 2018-09-18 2021-12-15 株式会社東芝 端子板及び半導体装置
US11476507B2 (en) * 2020-03-16 2022-10-18 GM Global Technology Operations LLC Solid-state multi-switch device
JP2023106045A (ja) * 2022-01-20 2023-08-01 日立Astemo株式会社 半導体装置および半導体装置を備えたインバータ
DE102022201326A1 (de) 2022-02-09 2023-08-10 Zf Friedrichshafen Ag Leistungsmodul für einen Stromrichter mit optimierten Stromschienen

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6130970A (ja) * 1984-07-17 1986-02-13 Jeol Ltd トランジスタインバ−タ
JPH088394A (ja) * 1994-06-23 1996-01-12 Fuji Electric Co Ltd 高速スイッチングデバイスの主回路構成方法
US5773320A (en) * 1995-11-13 1998-06-30 Asea Brown Boveri Ag Method for producing a power semiconductor module
JPH114584A (ja) 1997-06-11 1999-01-06 Hitachi Ltd インバータ装置
JPH11275867A (ja) * 1998-03-18 1999-10-08 Shinko Electric Co Ltd インバータ装置の出力回路の配線方法
JP3692906B2 (ja) 2000-05-25 2005-09-07 日産自動車株式会社 電力配線構造及び半導体装置
DE10141114C1 (de) * 2001-06-08 2002-11-21 Semikron Elektronik Gmbh Schaltungsanordnung
JP3769228B2 (ja) 2001-12-25 2006-04-19 三菱電機株式会社 電力半導体装置
US6822850B2 (en) * 2002-09-27 2004-11-23 Rockwell Automation Technologies, Inc. Laminated bus bar for use with a power conversion configuration
JP4138612B2 (ja) * 2003-09-05 2008-08-27 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
JP2005094842A (ja) * 2003-09-12 2005-04-07 Toshiba Corp インバータ装置及びその製造方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102291034B (zh) * 2008-03-11 2015-07-15 株式会社日立制作所 电力转换装置
US8461623B2 (en) 2008-07-10 2013-06-11 Mitsubishi Electric Corporation Power semiconductor module
CN104603938A (zh) * 2012-09-12 2015-05-06 日本康奈可株式会社 半导体器件
US9607931B2 (en) 2012-09-12 2017-03-28 Calsonic Kansei Corporation Semiconductor device for suppressing a temperature increase in beam leads
CN104603938B (zh) * 2012-09-12 2017-09-19 日本康奈可株式会社 半导体器件
CN104796007A (zh) * 2014-01-17 2015-07-22 株式会社丰田自动织机 半导体装置
CN104796007B (zh) * 2014-01-17 2017-06-23 株式会社丰田自动织机 半导体装置
CN106030796B (zh) * 2014-02-11 2018-07-06 三菱电机株式会社 功率用半导体模块
US9795049B2 (en) 2014-08-22 2017-10-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device
CN109599376A (zh) * 2017-09-30 2019-04-09 西门子公司 一种绝缘栅双极型晶体管igbt端子
CN111295752A (zh) * 2017-11-20 2020-06-16 罗姆股份有限公司 半导体器件

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