JP2005347561A - パワー半導体モジュールおよび電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配線に寄生するインダクタンスが小さく、発生サージ電圧が低く、通電可能電圧が高く、小形で信頼性の高いパワー半導体モジュールおよび電力変換装置を提供する。
【解決手段】スイッチングチップ４３とダイオードチップ４４を絶縁基板４０上に設け、複数の絶縁基板４０を共通のケース４内に収納してブリッジ構成としたパワー半導体モジュール１２において、絶縁基板４０間を接続するＰ側配線とＮ側配線は、相互に絶縁され積層状に設けられた平板状の主導体５ａ、６ａと、両主導体５ａ、６ａの端部に形成され相互に絶縁され積層状に設けられた帯状の副導体５ｂ、６ｂとを備え、両副導体５ｂ、６ｂの端部を外部接続端子Ｐ２、Ｎ２とした構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体回路によって交流を直流に、あるいは直流を交流に変換するパワー半導体モジュール、およびパワー半導体モジュールとともに直流平滑回路を構成するコンデンサモジュールを備えた電力変換装置に係り、例えば電気自動車用など比較的装置容量が小さく、小形で信頼性の高いことが求められるパワー半導体モジュールおよび電力変換装置に関する。

近年エネルギ資源の有効活用や地球環境保護のため、インバータ電力変換装置の重要性が大きくなっており、インバータ装置の小形化、高信頼性化のニーズも増している。インバータ装置の小形化、高信頼性化を図るためには、主変換部のパワー半導体モジュールを効率良く動作させることが不可欠である。すなわち、パワー半導体モジュールの電圧、電流などの通電定格の許容上限値にできるだけ近い値まで通電できることが望ましい。

しかしながら、実際にはパワー半導体モジュールに内蔵した半導体チップの製造ばらつきや外部回路要因などのため、通電電流・電圧に安全マージンを付加した装置構成とする必要がある。外部回路要因として、回路インダクタンスによって発生するスイッチングサージ電圧がある。半導体チップに印加できる最大電圧からサージ電圧分を差し引いた値が実際に通電できる電圧になるので、発生サージ電圧を小さく抑制すれば、実際に通電できる電圧が大きくなる。

スイッチング素子のターンオフ時のスイッチングサージ電圧ΔＶ（単位Ｖ）は、回路インダクタンスをＬ（単位Ｈ）、電流変化率をｄｉ／ｄｔ（単位Ａ／ｓ）とすると、
ΔＶ＝−Ｌ・ｄｉ／ｄｔ
で表される。

スイッチング素子はスイッチング速度向上を指向しており、電流変化率を抑制することは好ましくないので、配線のインダクタンスＬを低減することが必要である。回路インダクタンス低減のためには、パワー半導体モジュールの内部配線、コンデンサモジュールの内部配線、およびコンデンサモジュールから半導体モジュールに至る外部配線に寄生するインダクタンスを小さくする必要がある。それには、半導体モジュールやコンデンサモジュールの内部配線形状、相互の位置関係、および外部配線の形状が重要な要素であり、様々な構成や構造が提案されている。

例えば、パワー半導体モジュールにおいて、２つの導体に互いに平行に対向する平板状の部位を筐体内に有して、インダクタンス低減を図るものが知られている（特許文献１参照）。また、同様に、電力変換装置において、＋側端子間と−側端子間とを絶縁体を挟み込んだ積層構造とすることでインダクタンスを低減するものが知られている（特許文献２参照）。

従来のパワー半導体モジュールおよびインバータ装置の構成を、図１０〜図１７を用いて説明する。
図１０はインバータ装置の主回路図で、ここでは三相インバータ装置を対象とし、直流入力部から交流出力部までの主要部分を示している。基本的には、直流平滑用回路のコンデンサモジュール１と直交変換回路のパワー半導体モジュール２から構成している。

上述のように、回路インダクタンスを低減する方法は、パワー半導体モジュールの内部配線、コンデンサモジュールの内部配線、およびコンデンサモジュールから半導体モジュールに至る外部配線に寄生するインダクタンスを小さくすることである。

図１０において、パワー半導体モジュール２の内部配線に寄生するインダクタンスは、Ｕ相を対象とすれば、Ｐ側（正側）端子Ｐ２〜中間接続部Ｐ２ｕ〜中間接続部Ｎ２ｕ〜Ｎ側（負側）端子Ｎ２のルートの配線インダクタンスである。同様にＶ相は、Ｐ２〜Ｐ２ｖ〜Ｎ２ｖ〜Ｎ２のルートの配線インダクタンスであり、Ｗ相は、Ｐ２〜Ｐ２ｗ〜Ｎ２w〜Ｎ２のルートの配線インダクタンスである。これら３つのルートの配線インダクタンスを欠かすことなく小さくする必要がある。

また、コンデンサモジュール１の内部配線に寄生するインダクタンスは、コンデンサエレメント１ａを対象とすれば、Ｐ側端子Ｐ１〜中間接続部Ｐ１a〜中間接続部Ｎ１ａ〜Ｎ側端子Ｎ１のルートの配線インダクタンスである。コンデンサエレメント１ｂを対象とすれば、Ｐ側端子Ｐ１〜中間接続部Ｐ１ｂ〜中間接続部Ｎ１ｂ〜Ｎ側端子Ｎ１のルートの配線インダクタンスであり、コンデンサエレメント１ｃを対象とすれば、Ｐ側端子Ｐ１〜中間接続部Ｐ１ｃ〜中間接続部Ｎ１ｃ〜Ｎ側端子Ｎ１のルートの配線インダクタンスである。これら３つのルートの配線インダクタンスを欠かすことなく小さくする必要がある。ここでは、コンデンサエレメントを３並列した場合を例示したが、並列数が４以上になっても考え方は同じである。

さらに、コンデンサモジュール１からパワー半導体モジュール２に至る外部配線に寄生するインダクタンスは、Ｐ側はＰ１〜Ｐ２の、Ｎ側はＮ１〜Ｎ２の配線に寄生するインダクタンスである。

パワー半導体モジュール２の全体形状は図１１に示すように、外囲器はベース３と絶縁ケース４から構成され、絶縁ケース４上に、Ｐ側端子Ｐ２、Ｎ側端子Ｎ２、出力端子ｕ、ｖ、ｗが配置されている。

パワー半導体モジュール２の絶縁ケース４の内部は図１２に示すように、Ｐ側導体５、Ｎ側導体６、出力導体７ｕ、７ｖ、７ｗを図示のように配置しており、各導体の端部が端子Ｐ２、Ｎ２、ｕ、ｖ、ｗとなっている。Ｐ側導体５とＮ側導体６を相互に絶縁された積層状に設けて、直流回路のインダクタンスを低減を図っている。

Ｐ側導体５、Ｎ側導体６、出力導体７ｕ、７ｖ、７ｗを分解して示すと図１３のようになっている。Ｐ側導体５、Ｎ側導体６は図示のような形状を構成しており、Ｐ側導体５は３箇所で絶縁基板４０に接続し、Ｎ側導体６も３箇所で絶縁基板４０に接続している。

図１４はＰ側導体５とＮ側導体６の形状を示した三面図である。電流は矢印ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈのように流れる。

ベース３上の構成は図１５に示すようになっている。絶縁基板４０に、コレクタパターン４１とエミッタパターン４２を設け、コレクタパターン４１にスイッチングチップ４３とダイオードチップ４４を搭載し、スイッチングチップ４３およびダイオードチップ４４とエミッタパターン４２との間をボンディングワイヤ４５で配線している。この絶縁基板４０を６組、ベース３の上に搭載している。簡単のため図１５には、１組の絶縁基板４０に対して、スイッチングチップ４３を１個、ダイオードチップ４４を２個、ボンディングワイヤ４５を３本設けた場合を示してあるが、各部品の並列設置数は様々な組合せがありうる。

図１６はパワー半導体モジュール２とコンデンサモジュール１との組み合わせを示す斜視図である。コンデンサモジュール１はパワー半導体モジュール２の絶縁ケース４の上に設けられ、コンデンサモジュール１は、５個のコンデンサエレメント１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅが、Ｐ側導体５１とＮ側導体５２で並列接続されたうえ絶縁ケース４ａ内に収納されている。Ｐ側導体５１の端部はＰ側端子Ｐ１を構成し、Ｎ側導体５２の端部はＮ側端子Ｎ１を構成している。図１６にはコンデンサエレメントは５個設けた場合を示してあるが、通電条件に対応して様々な並列設置数がありうる。

コンデンサモジュール１のＰ側導体５１とＮ側導体５２の形状は図１７の分解図に示すように、いわゆる勝手違い形状であり、展開した状態では、共通形状である。
特開２０００−２１６３３１ 特開２００３−１９７８５８

上述した従来のパワー半導体モジュールおよびインバータ装置には次のような問題がある。
すなわち、まず、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つのルートの配線インダクタンスを欠かすことなく小さくする必要がある。しかしながら、回路構成上絶縁基板４０が６個あるのに対して、Ｐ側端子Ｐ２とＮ側端子Ｎ２は各々１個ずつであるので、３つのルートのインダクタンスを等しく小さくすることは難しい。Ｐ側端子Ｐ２とＮ側端子Ｎ２を基準に考えると、近い位置に配置されるＵ相を経由するルートのインダクタンスは小さく、逆に、遠い位置に配置されるＷ相を経由するルートのインダクタンスは大きい。

図１１〜図１５に示したパワー半導体モジュールは、このような特性を考慮してインダクタンス低減を図った構造である。図１２、図１３、図１４に示したように、Ｐ側導体５とＮ側導体６の一部を絶縁しつつ積層して、直流回路のインダクタンスを低減を図っている。互いに逆向きの電流が流れる二個の導体は、絶縁して積層すれば、負の相互インダクタンスが発生し、自己インダクタンスを相殺できる。この効果を期待してＰ側導体５とＮ側導体６の導体と配置方法を設定したものである。

図１４を用いて、Ｐ側導体５とＮ側導体６を流れる電流の経路を説明する。Ｐ側導体５において、Ｐ側端子Ｐ２から最も離れたＷ相絶縁基板４０に至る電流の流れは、概略ａ→ｂ→ｃ→ｄという最短距離を結んだ経路で示すことができる。同様に、Ｎ側導体６においては、Ｗ相絶縁基板４０からＮ側端子Ｎ２に至る電流の流れは、ｅ→ｆ→ｇ→ｈという、同じく最短距離を結んだ経路で示すことができる。

ここで注意すべきは、第１に、電流経路ａ、ｂおよびｇ、ｈに対応するＰ側端子Ｐ２およびＮ側端子Ｎ２の付近の導体は積層構造になっておらず、その部分のインダクタンスは小さくならないことである。Ｐ側端子Ｐ２およびＮ側端子Ｎ２は、絶縁ケースの外側に設置するうえ、端子としての電流容量を考慮すると、端子接続部はある程度の大きな面積を要するので積層が難しい。

第２に、Ｐ側導体５とＮ側導体６を積層した状態を考えると、電流経路ｃとｆが離れている。Ｐ側導体５とＮ側導体６は主要部分が積層されており、一見インダクタンスが小さいように見受けられる。しかし、図１４のように、最短距離を結んだ電流経路が離れている場合、それほどインダクタンスは低減されない。矢印で示した最短経路付近は電流密度が大きいものの、そこから離れると電流密度が小さくなるためである。

ベース３のサイズが１９０ｍｍ×１５０ｍｍのパワー半導体モジュールを対象とし、Ｐ側端子Ｐ２からＷ相絶縁基板を経由しＮ側端子Ｎ２に至るルートのインダクタンスを解析計算したところ８８ｎＨというかなり大きい値となった。

図１７に示したように、コンデンサモジュール１において、５個のコンデンサエレメント１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅはＰ側導体５１とＮ側導体５２とで並列接続されている。５個のコンデンサエレメントは比較的体格が大きく、例えば長円形の両端面を電極として、そこにＰ側導体５１とＮ側導体５２とを接続しているので、Ｐ側導体５１とＮ側導体５２の間隔が離れており、配線のインダクタンスが大きくなる。

図１６に示したように、コンデンサモジュール１をパワー半導体モジュール２に直接搭載しているので、コンデンサモジュール１から半導体モジュール２に至る外部配線（図１０のＰ１−Ｐ２間およびＮ１−Ｎ２間に相当）のインダクタンスは、この場合存在しない。

以上のように、従来のパワー半導体モジュールおよびインバータ装置においては、パワー半導体モジュールの内部配線のインダクタンスと、コンデンサモジュールの内部配線のインダクタンスとが、いずれも大きいので、トータルの回路インダクタンスも大きい値となる。このためインダクタンスに比例する発生サージ電圧が大きくなり、その結果、実際に通電できる電圧が小さくなる。通電可能電圧の制約は相対的に装置の大形化を招く。また、大きなサージ電圧の繰り返しは素子への電気的ストレス蓄積となるため、信頼性が低下する。以上説明した技術的事項はコンバータ装置についてもほぼ同様にあてはまる。

そこで本発明は、配線に寄生するインダクタンスが小さく、発生サージ電圧が低く、通電可能電圧が高く、小形で信頼性の高いパワー半導体モジュールおよび電力変換装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、スイッチングチップとダイオードチップを絶縁基板上に設け、複数の前記絶縁基板を共通のケース内に収納してブリッジ構成としたパワー半導体モジュールにおいて、前記絶縁基板間を接続するＰ側配線とＮ側配線は、相互に絶縁され積層状に設けられた平板状の主導体と、前記両主導体の端部に形成され相互に絶縁され積層状に設けられた帯状の副導体とを備え、前記両副導体の端部を外部接続端子とした構成とする。

請求項２の発明は、前記両主導体間に、比誘電率の大きい絶縁板を備えている構成とする。
請求項３の発明は、パワー半導体モジュールと、コンデンサエレメントを複数並列接続して前記パワー半導体モジュールに接続されたコンデンサモジュールとを備えた電力変換装置において、前記コンデンサエレメントのＰ側配線とＮ側配線は、相互に絶縁され積層状に設けられた平板状の主導体と、前記両主導体の端部に形成され相互に絶縁され積層状に設けられた帯状の副導体とを備え、前記両副導体の端部を外部接続端子とした構成とする。

請求項４の発明は、前記主導体は前記副導体の両端部に形成されている構成とする。
請求項５の発明は、請求項１のパワー半導体モジュールの前記両主導体上に複数の分岐導体対を形成し、前記分岐導体対にコンデンサエレメントを接続した構成とする。

請求項６の発明は、請求項１のパワー半導体モジュールの前記両主導体上に前記主導体と前記絶縁基板を接続する分岐導体対を形成し、前記分岐導体対にコンデンサエレメントを接続した構成とする。

本発明によれば、配線に寄生するインダクタンスが小さく、発生サージ電圧が低く、通電可能電圧が高く、小形で信頼性の高いパワー半導体モジュールおよび電力変換装置を提供することができる。

以下、本発明の第１から第６の実施形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１、図２、図３、図４を用いて説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態のパワー半導体モジュール１２の全体形状を示す斜視図と、内部配線構造を示す三面図であり、従来のパワー半導体モジュール２を示した図１１と図１２に対応している。図２は内部の直流部および交流部の配線導体の部分を示す斜視図および分解図である。これらは従来構造の図１３に対応している。図３は直流部導体の三面図であり、従来構造の図１４に対応している。さらに、図４は、直流部および交流部の配線導体の部分を取り除いて絶縁基板の配置がわかるように示す三面図であり、従来構造の図１５に対応している。

図１、図２に示すように、Ｐ側導体５とＮ側導体６は、相互に絶縁され積層状に設けられた平板状の主導体５ａ、６ａで構成し、両主導体５ａ、６ａの端部に帯状の副導体５ｂ、６ｂを立ち上げて絶縁かつ積層状に形成し、両副導体５ｂ、６ｂの端部を外部接続のためのＰ側端子Ｐ２およびＮ側端子Ｎ２としている。

主導体５ａ、６ａの裏面には、半導体素子を設けた絶縁基板４０に接続する接続導体５ｕ、５ｖ、５ｗおよび６ｕ、６ｖ、６ｗが突設されている。また主導体６ａには、主導体５ａの接続導体５ｕ、５ｖ、５ｗが挿通される孔６Ｘ、６Ｙ、６Ｚが接続導体６ｕ、６ｖ、６ｗに近接して設けられている。

このように構成したパワー半導体モジュールにおけるＰ側導体５とＮ側導体６の内部の電流経路を図３で説明する。Ｐ側導体５において、Ｐ側端子Ｐ２からＷ相絶縁基板４０に至る電流の流れは、ａ→ｂ→ｃ→ｄというほぼ最短距離を結んだ経路である。同様に、Ｎ側導体６においては、Ｗ相絶縁基板４０からＮ側端子Ｎ２に至る電流の流れは、ｅ→ｆ→ｇ→ｈという、同じく最短距離を結んだ経路である。

本実施の形態によれば、互いに逆方向に流れる電流ｂおよびｇに対応する副導体５ｂ、６ｂの部分が積層構造になっているのでこの部分におけるインダクタンスを低減することができる。また、Ｐ側導体５とＮ側導体６が積層して設けられ主導体５ａ、６ａの電流ｃとｆも互いに近接している。その結果、主導体５ａ、６ａの内部で近接して逆向きの電流が流れるので、主導体５ａ、６ａにおけるインダクタンスも小さくなる。

ちなみに、ベース３のサイズが１９０ｍｍ×１５０ｍｍのパワー半導体モジュールを対象とし、Ｐ側端子Ｐ２からＷ相絶縁基板４０を経由しＮ側端子Ｎ２に至るルートのインダクタンスを解析計算したところ４９ｎＨとなり、本実施の形態の構成とすることで、従来の構造と比較して４４％インダクタンスを低減できることがわかった。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を図５を参照して説明する。図５は、第２の実施の形態のパワー半導体モジュールの内部配線構造を示す斜視図と、直流部および交流部の配線導体の部分を分解して示す分解図である。

本実施の形態は、Ｐ側導体５の主導体５ａと、Ｎ側導体６の主導体６ａとの間にセラミックなどの比誘電率の大きい絶縁材料からなる絶縁板８を設けた構成である。絶縁板８には、主導体５ａに設けられた接続導体５ｕ、５ｖ、５ｗが挿通される孔８Ｘ、８Ｙ、８Ｚが設けられている。Ｐ側導体５とＮ側導体６の間に設けた絶縁板８がコンデンサとして作用し、スイッチングチップ４３に近い位置にコンデンサ成分を付与したことになり、サージ電圧低減効果が大きい。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を図６を参照して説明する。図６は、パワー半導体モジュール１２と、コンデンサモジュール１とを組み合わせてなるインバータ装置を示す斜視図および分解図であり、従来の図１６に対応している。本実施の形態は、コンデンサエレメント１ａ〜１ｅを接続するＰ側導体５１とＮ側導体５２とを、絶縁かつ積層状に設けた平板状の主導体５１ａ、５２ａ、および主導体５１ａ、５２ａの端部に絶縁かつ積層状に設けた帯状の副導体５１ｂ、５２ｂで構成し、副導体５１ｂ、５２ｂの端部を外部接続端子Ｐ１、Ｎ１とした構成である。

本実施の形態のインバータ装置は、コンデンサエレメント１ａ〜１ｅを接続する主導体５１ａ、５２ａおよび副導体５１ｂ、５２ｂを積層構造としたので、コンデンサモジュール１の内部配線のインダクタンスを低減することができる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態を図７を参照して説明する。図７は、パワー半導体モジュール１２と、コンデンサモジュール１とを組み合わせてなるインバータ装置を示す斜視図および分解図であり、従来の図１６に対応している。本実施の形態は、コンデンサエレメント１ａ〜１ｅを接続するＰ側導体５１とＮ側導体５２とを、絶縁かつ積層状に設けた平板状の主導体５１ａ、５２ａ、および主導体５１ａ、５２ａの両端部に絶縁かつ積層状に設けた２組の帯状の副導体５１ｂ、５２ｂで構成し、両端部の副導体５１ｂ、５２ｂの端部を外部接続端子Ｐ１、Ｎ１とした構成である。

コンデンサモジュール１の上記構成に対応して、パワー半導体モジュール１２の、Ｐ側導体５とＮ側導体６の両端部に２組の積層状に配置される副導体５ｂ、６ｂを形成し、両副導体５ｂ、６ｂの端部を２組の外部接続端子Ｐ２、Ｎ２とする。そして、両接続端子Ｐ２、Ｎ２にコンデンサモジュール１の２組の外部接続端子Ｐ１、Ｎ１を接続する。

本実施の形態のインバータ装置は、パワー半導体モジュール１２のＵ相絶縁基板４０とともにＷ相絶縁基板４０側にもコンデンサ配線経路を増設した構成であり、Ｗ相にとっての配線経路が短くなり、第３の実施の形態と比較して、さらにインダクタンスを低減することができる。また、コンデンサモジュール１を両端４点でパワー半導体モジュール１２に締結固定するので、耐振動強度が向上する。

（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態を図８を参照して説明する。図８は本実施の形態のインバータ装置を構成するパワー半導体モジュール１２のＰ側導体５とＮ側導体６を取り出して示した斜視図である。すなわち、Ｐ側導体５とＮ側導体６を構成する主導体５ａ、６ａ上に、分岐導体５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇおよび６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇを立設し、各分岐導体にコンデンサエレメント１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅを接続た構成である。

本実施の形態のインバータ装置は、コンデンサモジュール１とパワー半導体モジュール１２を一体化することができ、トータルの配線経路長がより短くなり、第４の実施形態と比較して、さらにインダクタンスを低減することができる。

（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施の形態を図９を参照して説明する。図９は本実施の形態のインバータ装置を構成するパワー半導体モジュール１２のＰ側導体５とＮ側導体６を取り出して示した斜視図である。すなわち、Ｐ側導体５とＮ側導体６を構成する主導体５ａ、６ａの下面に、主導体５ａ、６ａと絶縁基板４０を接続する３組の分岐導体５ｈ、５ｉ、５ｊおよび６ｈ、６ｉ、６ｊを形成し、これらの分岐導体にコンデンサエレメント１ｆ、１ｇ、１ｈを接続した構成である。

本実施の形態のインバータ装置は、コンデンサエレメント１ｆ、１ｇ、１ｈをよりスイッチングチップ４３に近い位置に配置して、コンデンサ成分を付与できるので、サージ電圧低減効果がさらに大きくなる。

以上、第３から第６の実施の形態はインバータ装置を説明したが、コンバータ装置についてもほぼ同様に説明されうる。

本発明の第１の実施の形態のパワー半導体モジュールを示し、（ａ）は全体形状を示す斜視図、（ｂ）は内部配線構造を示す平面図、（ｃ）は（ｂ）の右側面図、（ｄ）は（ｂ）の正面図。 本発明の第１の実施の形態のパワー半導体モジュールの内部配線構造を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解図。 本発明の第１の実施の形態のパワー半導体モジュールに備えられる直流導体を示し、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はＰ側導体の平面図、右側面図および正面図、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）はＮ側導体の平面図、右側面図および正面図。 本発明の第１の実施の形態のパワー半導体モジュールに備えられるベース上の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は正面図。 本発明の第２の実施の形態のパワー半導体モジュールの内部配線構造を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解図。 本発明の第３の実施の形態のインバータ装置を示し、（ａ）は全体の斜視図、（ｂ）はコンデンサモジュールの分解図、（ｃ）は（ｂ）をさらに分解した図。 本発明の第４の実施の形態のインバータ装置を示し、（ａ）は全体の斜視図、（ｂ）はパワー半導体モジュールとコンデンサモジュールを分離した状態を示す図、（ｃ）はコンデンサモジュールの分解図。 本発明の第５の実施の形態のインバータ装置に備えられるコンデンサモジュールを示し、（ａ）は全体の斜視図、（ｂ）は分解図。 本発明の第６の実施の形態のインバータ装置に備えられるコンデンサモジュールを示し、（ａ）は全体の斜視図、（ｂ）は分解図。 従来のパワー半導体モジュールを備えたインバータ装置の回路図。 従来のパワー半導体モジュールを示し、（ａ）は全体形状を示す斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は正面図。 従来のパワー半導体モジュールの内部の配線構造を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は正面図。 従来のパワー半導体モジュールの内部の配線構造を分解して示し、（ａ）と（ｅ）はＰ側導体、（ｂ）と（ｆ）はＮ側導体、（ｃ）は出力導体、（ｄ）はベースを示す図。 従来のパワー半導体モジュールに備えられる直流導体を示し、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はＰ側導体の平面図、右側面図および正面図、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）はＮ側導体の平面図、右側面図および正面図。 従来のパワー半導体モジュールに備えられるベース上の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は正面図。 従来のインバータ装置を示し、（ａ）は全体形状を示す斜視図、（ｂ）はコンデンサモジュールの絶縁ケースを取り除いた状態を示す斜視図。 従来のインバータ装置に備えられるコンデンサモジュールの分解斜視図。

符号の説明

１…コンデンサモジュール、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ…コンデンサエレメント、２…パワー半導体モジュール（従来）、３…ベース、４，４ａ…絶縁ケース、５…Ｐ側導体、６…Ｎ側導体、５ａ，６ａ…主導体、５ｂ，６ｂ…副導体、５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇ，５ｈ，５ｉ，５ｊ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ，６ｈ，６ｉ，６ｊ…分岐導体、５ｕ，５ｖ，５ｗ，６ｕ，６ｖ，６ｗ…接続導体、６Ｘ，６Ｙ，６Ｚ…接続導体挿通孔、７ｕ，７ｖ，７ｗ…出力導体、８…絶縁板、８Ｘ，８Ｙ，８Ｚ…接続導体挿通孔、１２…パワー半導体モジュール（本発明）、４０…絶縁基板、４１…コレクタパターン、４２…エミッタパターン、４３…スイッチングチップ、４４…ダイオードチップ、４５…ボンディングワイヤ、５１…Ｐ側導体、５２…Ｎ側導体、５１ａ，５２ａ…主導体、５１ｂ，５２ｂ…副導体、Ｐ１，Ｐ２…Ｐ側端子、Ｎ１，Ｎ２…Ｎ側端子、Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃ，Ｐ２ｕ，Ｐ２ｖ，Ｐ２ｗ…中間接続部、Ｎ１ａ，Ｎ１ｂ，Ｎ１ｃ，Ｎ２ｕ，Ｎ２ｖ，Ｎ２ｗ…中間接続部、ｕ，ｖ，ｗ…出力端子、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ…電流経路。

Claims (6)

1. スイッチングチップとダイオードチップを絶縁基板上に設け、複数の前記絶縁基板を共通のケース内に収納してブリッジ構成としたパワー半導体モジュールにおいて、前記絶縁基板間を接続するＰ側配線とＮ側配線は、相互に絶縁され積層状に設けられた平板状の主導体と、前記両主導体の端部に形成され相互に絶縁され積層状に設けられた帯状の副導体とを備え、前記両副導体の端部を外部接続端子としたことを特徴とするパワー半導体モジュール。
2. 前記両主導体間に、比誘電率の大きい絶縁板を備えていることを特徴とする請求項１記載のパワー半導体モジュール。
3. パワー半導体モジュールと、コンデンサエレメントを複数並列接続して前記パワー半導体モジュールに接続されたコンデンサモジュールとを備えた電力変換装置において、前記コンデンサエレメントのＰ側配線とＮ側配線は、相互に絶縁され積層状に設けられた平板状の主導体と、前記両主導体の端部に形成され相互に絶縁され積層状に設けられた帯状の副導体とを備え、前記両副導体の端部を外部接続端子としたことを特徴とする電力変換装置。
4. 前記副導体は前記主導体の両端部に形成されていることを特徴とする請求項３記載の電力変換装置。
5. 請求項１記載のパワー半導体モジュールの前記両主導体上に複数の分岐導体対を形成し、前記分岐導体対にコンデンサエレメントを接続したことを特徴とする電力変換装置。
6. 請求項１記載のパワー半導体モジュールの前記両主導体上に前記主導体と前記絶縁基板を接続する分岐導体対を形成し、前記分岐導体対にコンデンサエレメントを接続したことを特徴とする電力変換装置。
   
   

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