JP2005333099A - 半導体モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】プリント基板のパターン設計の自由度が向上し、また構成部品をプリント基板に１回のみのリフローで実装できる半導体モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】少なくとも１つ以上のスイッチング素子２、前記スイッチング素子２に逆並列に接続された還流ダイオード３からなる半導体回路部１を備え、前記半導体回路部１に接続される外部接続入出力端子４は、表面実装工法で配線基板に接続される構成としたもので、プリント基板のパターン設計自由度が向上し、またその他構成部品とともにプリント基板に１回のみのリフローで実装できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、インバータ回路などを構成する半導体モジュールに関する。

従来、この種の半導体モジュールとしては、例えば、半導体モジュールをプリント基板に装着して外部に接続し出入力するパワーモジュール取付け基板が提案されている（特許文献１参照）。

このパワーモジュール取付け基板によれば、３相出力端子の断面形状より大きい大端子挿入穴と他の端子の断面形状に略等しい小端子挿入穴とを有し、パワーモジュールの３相出力端子は前記大端子挿入穴にプリント基板とは絶縁状態にて挿入することにより、パワーモジュールの大電流用のタブ端子に相手側の端子を直接結合できるため、プリント基板上の大電流の銅箔パターンと、基板用のタブ端子が省略され、これによって、大電流通電による基板の温度上昇を防止し、パワーモジュール取付け基板の信頼性を著しく向上することができるのみならず、基板の小形化と部品の削減によるコストの低減を計ることができる。これに加えて基板の銅箔パターン設計が非常に簡単になり、設計工数を低減することもできる。
特公平７−２７７７９号公報

しかしながら、従来の構成では、プリント基板に多数の端子挿入穴が必要となり、プリント基板のパターン設計の自由度が減少している。また、半導体モジュールの端子がタブ端子構成となっており、面実装可能な構成でないために、その他リフロー対応部品と共にプリント基板に実装する際、デップハンダ付けもしくは手ハンダ付けが必要となり、工数が多くなってしまうという課題があった。

本発明の半導体モジュールは、上記従来の問題を解決するものであり、プリント基板のパターン設計の自由度が向上し、また構成部品をプリント基板に１回のみのリフローで実装できる半導体モジュールを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の半導体モジュールは、少なくとも１つ以上のスイッチング素子、前記スイッチング素子に逆並列に接続された還流ダイオードからなる半導体回路部を備え、前記半導体回路部に接続される外部接続入出力端子は、表面実装工法で配線基板に接続される構成としたもので、プリント基板のパターン設計自由度が向上し、またその他構成部品とともにプリント基板に１回のみのリフローで実装できる。

本発明の半導体モジュールは、面実装可能な構成であるので、プリント基板に端子挿入穴が必要でなく、パターン設計の自由度が向上し、また構成部品をプリント基板に１回のみのリフローで実装することができる。

第１の発明は、少なくとも１つ以上のスイッチング素子、前記スイッチング素子に逆並列に接続された還流ダイオードからなる半導体回路部を備え、前記半導体回路部に接続される外部接続入出力端子は、表面実装工法で配線基板に接続される構成としたもので、プ
リント基板のパターン設計自由度が向上し、またその他構成部品とともにプリント基板に１回のみのリフローで実装できる。

第２の発明は、少なくとも１つ以上のスイッチング素子、還流ダイオード、交流電源を整流するダイオード整流回路、温度検出手段から構成されるもので、半導体モジュールを搭載した電力変換装置の小形・軽量化が可能となる。

第３の発明は、上記請求項１または２記載の半導体モジュールを有するとともに、前記半導体モジュール以外の構成部品も表面実装工法で実装することにより、電力変換装置を１回のリフロー実装でハンダ実装する構成としたもので、１回のみのリフロー実装により、実装可能な電力変換装置が実現できる。そうすることで、実装工程の簡単化が可能となる。

第４の発明は、上記請求項１または２記載の半導体モジュールを有するモータ駆動装置で、前記半導体モジュールをマイコン等のデバイスから構成するモータ駆動装置およびその応用商品に適応することにより、モータ駆動装置の小形・軽量化が図れる。

第５の発明は、上記請求項１または２記載の半導体モジュールを有する電力変換装置と、上記請求項４記載のモータ駆動装置とを搭載した空気調和機で、室外機の熱交換器や風回路のスペースを設けることができるので、性能向上が図れるものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態である半導体モジュールの構成を示すものである。図１は、半導体モジュール１に、トランジスタなどのスイッチング素子２と、スイッチング素子２に逆並列に接続された還流ダイオード３とで構成されるインバータ回路等の半導体回路部に接続される外部接続入出力端子４が面実装可能である構成となっている。

尚、外部接続入出力端子４は、半導体モジュール１の樹脂封入されたパッケージの２方向以上から出ていても構わない。

上記半導体モジュール１において、インバータ回路等を構成する半導体回路部に接続された外部接続入出力端子４が面実装できる構成であるので、半導体モジュール１のプリント基板（図示せず）への実装の際、リフロー実装により実装できる。また、プリント基板に端子挿入穴が必要でないので、プリント基板のパターン設計の自由度が向上する。

（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態である半導体モジュールの構成を示すものである。図２は、半導体モジュール５の内部にトランジスタなどのスイッチング素子２、スイッチング素子２に逆並列に接続された還流ダイオード３、交流電源を整流するダイオード６、スイッチング素子２、還流ダイオード３で構成されるインバータ回路等の半導体回路部の過温度保護検出用の温度センサ７などを内蔵している。

上記構成により、半導体モジュール５を搭載する電力変換装置において、半導体モジュール５を用いることにより、１個のデバイスで交流電源の整流およびインバータ出力が可能となる。従って、電力変換装置の小形・軽量化を図ることができる。

（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態である電力変換装置に関して説明する。上記実施の形態１または２に示す半導体モジュールを有する電力変換装置であって、半導体モジュール以外のその他の構成部品も面実装可能な構成であると、ＤＩＰもしくは手ハンダ付けが必要でなく、１回のみのリフロー実装で、プリント基板（図示せず）へ実装することが可能となるため、実装工数を低減することができる。

また、上記半導体モジュールを実装することで、マイコン等のデバイスから構成されるモータ駆動装置およびその応用商品において、小形・軽量化が図れる。

さらに、上記モータ駆動装置（圧縮機駆動など）を、特に空気調和機へ適用することにより、室外機の熱交換器および風回路のスペースを適応設計できるように大きく設けることができるので、性能を向上させることができる。

本発明の半導体モジュールは、インバータ回路を使用してモータを駆動するモータ駆動用インバータ制御装置に適用できる。例えば、インバータ回路を搭載した空気調和機、冷蔵庫、電気洗濯機、電気乾燥機、電気掃除機、送風機、ヒートポンプ給湯器等である。いずれの製品についても、モータ駆動装置を小型化、軽量化することで、製品の設計の自由度が向上し、安価な製品を提供することができる。

本発明の実施の形態１における半導体モジュールの構成図 本発明の実施の形態２における半導体モジュールの構成図

符号の説明

１ 半導体モジュール
２ スイッチング素子
３ 還流ダイオード
４ 外部接続入出力端子

Claims (5)

1. 少なくとも１つ以上のスイッチング素子、前記スイッチング素子に逆並列に接続された還流ダイオードからなる半導体回路部を備え、前記半導体回路部に接続される外部接続入出力端子は、表面実装工法で配線基板に接続される構成とした半導体モジュール。
2. 少なくとも１つ以上のスイッチング素子、還流ダイオード、交流電源を整流するダイオード整流回路、温度検出手段から構成される請求項１記載の半導体モジュール。
3. 上記請求項１または２記載の半導体モジュールを有するとともに、前記半導体モジュール以外の構成部品も表面実装工法で実装し、１回のリフロー実装でハンダ実装する構成とした電力変換装置。
4. 上記請求項３記載の電力変換装置を有するモータ駆動装置。
5. 上記請求項４記載のモータ駆動装置を搭載した空気調和機。

Images