JP2003018863A - 電力用半導体装置 - Google Patents
電力用半導体装置Info
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Abstract
使用した場合でも、P・N電極間のサージ発生を抑制し
た半導体装置を提供する。 【解決手段】 電力用スイッチング半導体素子を複数個
内蔵し、外部直流電源に接続されるP電極(1)および
N電極(2)と、三相交流のU相、V相、W相用出力端
子(3,4,5)とを外部に露出させたパワーモジュー
ルにおいて、上記P電極とN電極のいずれか一方の電極
を2個設け、他方の電極の両側に等ピッチで挟むように
配設したパワーモジュールを2台用意し、P電極同士
(1,1)およびN電極同士(2,2)をバスバーで接
続した。
Description
関し、特に、6素子インバータ結線を有するパワーモジ
ュールを2台接続する際の、外部直流端子の接続を容易
にする半導体装置の電極配置に関するものである。
電力用半導体装置は、直流の入力となるP電極・N電極
と、三相交流の出力となるU・V・W相用電極とを有す
る。このような電力用半導体装置は、1台で使用する場
合は、P電極には直流の正極を、N電極には直流の負極
を入力として接続し、U・V・W相用電極には三相交流
の負荷を接続する。
を使用した例としてインバータ装置の主要回路構成を示
す。10は半導体スイッチ素子としてのダイオード6個
を三相ブリッジ結線した半導体電力変換回路(モジュー
ル)としてのコンバータ、20はトランジスタとダイオ
ードとを逆並列接続した半導体スイッチ回路6個を三相
ブリッジ結線した半導体電力変換回路(モジュール)と
してのインバータ、40はコンバータ10の整流電圧を
平滑するコンデンサである。図示の交流側端子R,S,
Tは交流電源に接続され、三相交流端子U,V,Wはイ
ンバータ装置の出力として負荷に接続される。
およびN端子間を接続する接続導体は互いにその形状が
異なり、インバータ装置構成に変更が有る場合、構成部
品も変更する必要があり、組立作業および形状の標準化
に問題があった。
が考えられており、例えば図8は、従来の半導体装置を
1台で使用する場合の外形及び電極配置の模式図を示
す。同図において、81は半導体装置の直流正極の入力
電極であるP電極を示し、82は直流負極の入力電極で
あるN電極を示し、83,84,85はそれぞれ三相交
流の出力となるU・V・W相電極を示し、86は半導体
装置の外形を示す筺体(パワーモジュール)である。こ
の従来構成の半導体装置では、半導体装置の外部に露出
しているP電極(81)・N電極(82)がそれぞれ1
箇所ずつ設けられている。
「パワーモジュール」とも呼ぶ)を2台接続して使用する
場合は、それぞれのP電極・N電極同士をバスバー等の
直流入力接続導体を用いて接続した上で、このP・N電
極にそれぞれ直流の正極及び負極を入力として接続し、
U・V・W相電極には各々の三相交流の負荷を接続して
いた。
は、半導体装置内部及び、バスバー等の直流入力接続導
体のインダクタンスにより、サージが発生しやすい。そ
のため、半導体装置を設計する際は、半導体装置の外部
に露出するP・N電極の間隔を極力最小にしてサージの
低減を図っている。更に、バスバー等の直流入力接続導
体についても、同様の手法を用いている。
置を2台接続する場合は、サージ低減のために、半導体
装置のP・N電極が位置する部分を近接配置してP・N
電極の間隔を極力最小にしても、同一の半導体装置の場
合はそれぞれのP・N電極は、点対称に位置することに
なり、その結果、P・N電極間隔が広くなっていた。
うに、電力用半導体装置を2台(86,86’)接続す
る場合は、P・N電極の配置を入れ替えた半導体装置、
即ち、P電極とN電極とを接続した上で、このP・N電
極にそれぞれ直流の正極及び負極を入力として接続した
半導体装置を新たに作成するといったことが考えられて
いた。しかし、その実施に当たっては、電極や外装筺体
の金型を新規に制作する必要があり、金型費用がかさむ
ためコスト高になってしまうといった課題があった。ま
た、半導体装置の電極配置構成において、外部直流端子
を接続する作業工程の容易さも考慮しなければならなか
った。
解決するためになされたもので、同一形状の電力用半導
体装置を2台接続して使用した場合でも、P・N電極間
のサージ発生を抑制し、且つ、金型を新規に作成する必
要がなく低コストの電力用半導体装置を提供することを
目的とする。
用した場合でも、外部直流端子の接続を容易にする半導
体装置の電極配置構成を提供することを目的とする。
に、本発明の第1の態様による電力用半導体装置は、6
素子インバータ結線を内蔵し、半導体装置の直流入力端
子となるP電極またはN電極の一方の電極の外部露出箇
所を2箇所に構成したことを特徴とする。
数個内蔵し、外部直流電源に接続されるP電極およびN
電極と、三相交流のU相、V相、W相出力端子とを外部
に露出させたパワーモジュールにおいて、上記P電極と
N電極のいずれか一方の電極を2個設け、他方の電極の
両側に配置した構成である。
辺に沿ってP電極とN電極とを交互に配列し、上記P電
極とN電極の何れか一方を2個設け、他方の電極を等ピ
ッチで挟むように配設している。上記構成のパワーモジ
ュールを2台用意し、P電極同士およびN電極同士をバ
スバーで接続してもよい。
置は、前記P電極またはN電極の一方の電極上に接続子
を付加したことを特徴とする。上記構成のパワーモジュ
ールを2台用意し、P電極同士およびN電極同士をバス
バーで接続してもよい。
置は、前記半導体装置の外部に露出する前記P電極また
はN電極のうち、前記2箇所の外部露出箇所に設けられ
た1組の電極のうちいずれか一方を上記半導体装置の外
形より外側にオーバーハングさせたことを特徴とする。
上記構成のパワーモジュールを2台用意し、P電極同士
およびN電極同士をバスバーで接続してもよい。
モジュールは、電力用スイッチング半導体素子を複数個
内蔵し、外部直流電源に接続されるP電極およびN電極
と、三相交流のU相、V相、W相用出力端子とを外部に
露出させた構成であり、このようなパワーモジュールの
一辺に沿ってP電極とN電極を交互に3個配列し、P電
極とN電極のいずれか一方の電極を2個設け、他方の電
極の両側に等ピッチで挟むように配設したことを特徴と
する。
構成のパワーモジュールを2台用意し、P電極同士およ
びN電極同士をバスバーで接続した構成を有する。
モジュールが同一品で対応できるので、パワーモジュー
ルの標準化が可能となるとともに、バスバーの長さを短
くできるのでインダクタンスの低減を図ることができ
る。また、P・N電極間のサージを低減することができ
るとともに、同一外形で2台の半導体装置を接続使用す
ることが容易となる。
ーモジュールのうち一方の半導体装置のP・N電極配置
部のP電極またはN電極のいずれか一方の電極上に接続
子を付加した構成である。上記構成により、バスバー等
の直流入力導体との接続を容易にすることができる。
配列したP電極とN電極のいずれか一方の電極をP・N
電極配置部の中央に配置し、この中央位置の電極の両側
に他方の電極を等ピッチで配設し、上記両側配設の他方
の電極のうちいずれか一方を、前記モジュールの前記一
辺より外側に延在させ、この延在した電極がバスバーの
役目をすることを特徴とする。
に減るため、バスバーのボルト締め箇所が少なくなり、
分解・組立を短時間で行うことができるとともに、接触
抵抗の低減による電気的ロスを低減できる。また、新た
に接続子を付加することなく、バスバー等の直流入力導
体との接続を容易にすることができる。
例について説明する。なお、各図において共通する要素
には同一の符号を付し、重複する説明については省略し
ている。
装置の外形と電極配置構成を示すもので、同図におい
て、半導体装置の筺体(外形)6から外部に露出するP
電極1またはN電極2の一方を半導体装置のP・N電極
配置部の中央に配置し、他方の電極をその両側2箇所に
等ピッチで前記電極を挟むように均等に配置する。図1
に示す配置例では、P電極1をP・N電極配置部の中央
に配置し、N電極2をP電極1の両側2箇所に均等な間
隔をもって配置している。
のものを2台(6、6’として図示)使用する場合の半
導体装置の配置構成を示す。上記のように構成すること
により、図2に示すごとく、2台の半導体装置をP・N
電極が位置する部分を近接して配置した場合でも、それ
ぞれの半導体装置のP・N電極が隣接した配置構成とな
る。
ことができるとともに、同一外形で2台の半導体装置を
接続使用することが容易となる。
ついて、図3および図4を用いて以下に説明する。本実
施例の特徴は、実施例1で説明した図2に示す2台の半
導体装置6,6’の一方の半導体装置のP・N電極配置
部のP電極またはN電極上に接続子を付加したことであ
る。
半導体装置6,6’のP・N電極配置部を近接配置し、
その一方の半導体装置(6または6’)のP・N電極配
置部の中央に配置したPまたはN電極上に接続子を付加
している。即ち、図3に示す例では、中央に配置したP
電極1上に接続子7aを付加した構成例を示している。
の両側に配置したPまたはN電極上に接続子を付加した
構成である。図4に示す例では、両側に配置した1組の
N電極2上に接続子7bを付加した構成例を示してい
る。
ー等の直流入力導体との接続を容易にすることができ
る。
ついて、図5および図6を用いて以下に説明する。本実
施例の特徴は、実施例1で説明した図1に示す半導体装
置のP・N電極配置部の両側に配置したP電極またはN
電極の右側または左側のいずれか一方の電極を半導体装
置の筺体(外形)6より外側にオーバーハングさせたこ
とである。図5に示す例では、2個のN電極8a,8b
のうち右側配置のN電極8bを半導体装置の筺体(外
形)6より外側にオーバーハングさせた構成としてい
る。
のものを2台(6、6’)使用する場合の半導体装置の
配置構成を示す。図6に示す構成例では、2台の半導体
装置6,6’のP・N電極配置部を近接配置し、その一
方の半導体装置6のP・N電極配置部の右側に配置した
N電極8bを筺体(外形)6より外側にオーバーハング
させて他方の半導体装置6’のN電極と接続し、同様
に、他方の半導体装置6’のP・N電極配置部の右側に
配置したN電極8b’を筺体(外形)6’より外側にオ
ーバーハングさせて一方の半導体装置6のN電極8aと
接続している。
2で説明した接続子を付加する場合と同等の効果を得る
ことができる。即ち、新たに接続子を付加することな
く、バスバー等の直流入力導体との接続を容易にするこ
とができる。
れば、パワーモジュールの一辺に沿ってP電極とN電極
を交互に3個配列し、P電極とN電極のいずれか一方の
電極を2個設け、他方の電極の両側に等ピッチで挟むよ
うに配設したことにより、P・N電極間のサージを低減
することができるとともに、同一外形で2台の半導体装
置を接続使用することが容易となる。
N電極配置部の両側に配置したPまたはN電極上に接続
子を付加した構成とすることにより、バスバー等の直流
入力導体との接続を容易にすることができる。
N電極配置部の両側に配置したP電極またはN電極の右
側または左側のいずれか一方の電極を半導体装置の外形
より外側にオーバーハングさせたことにより、バスバー
等の直流入力導体との接続を容易にすることができる。
形と電極配置を示す模式図
台使用する場合の電極配置を示す模式図
台使用する場合の電極配置と接続子の配置を示す模式図
台使用する場合の電極配置と接続子の配置を示す模式図
形と電極配置を示す模式図
台使用する場合の電極配置を示す模式図
ための回路構成図
式図
配置を示す模式図。
Claims (8)
- 【請求項1】 6素子インバータ結線を内蔵する電力用
半導体装置において、半導体装置の直流入力端子となる
P電極またはN電極の一方の電極の外部露出箇所を2箇
所に構成したことを特徴とする電力用半導体装置。 - 【請求項2】 電力用スイッチング半導体素子を複数個
内蔵し、外部直流電源に接続されるP電極およびN電極
と、三相交流のU相、V相、W相出力端子とを外部に露
出させたパワーモジュールにおいて、上記P電極とN電
極のいずれか一方の電極を2個設け、他方の電極の両側
に配置したことを特徴とする電力用半導体装置。 - 【請求項3】 前記パワーモジュールの一辺に沿ってP
電極とN電極とを交互に配列し、上記P電極とN電極の
何れか一方を2個設け、他方の電極を等ピッチで挟むよ
うに配設したことを特徴とする請求項2記載の電力用半
導体装置。 - 【請求項4】 上記構成のパワーモジュールを2台用意
し、P電極同士およびN電極同士をバスバーで接続した
請求項2記載の電力用半導体装置。 - 【請求項5】 前記P電極またはN電極の一方の電極上
に接続子を付加したことを特徴とする請求項1または2
記載の電力用半導体装置。 - 【請求項6】 上記構成のパワーモジュールを2台用意
し、P電極同士およびN電極同士をバスバーで接続した
請求項5記載の電力用半導体装置。 - 【請求項7】 前記半導体装置の外部に露出する前記P
電極またはN電極のうち、前記2箇所の外部露出箇所に
設けられた1組の電極のうちいずれか一方を上記半導体
装置の外形より外側にオーバーハングさせたことを特徴
とする請求項1または2記載の電力用半導体装置。 - 【請求項8】 上記構成のパワーモジュールを2台用意
し、P電極同士およびN電極同士をバスバーで接続した
請求項7記載の電力用半導体装置。
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- 2001-07-03 JP JP2001202154A patent/JP4468614B2/ja not_active Expired - Lifetime
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