JP2007042796A - 電力用半導体素子及びインバータ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、電力用半導体素子内部の配線に依存するインダクタンスを低減し、通電に伴い生じる温度上昇を効率良く抑制できる小型化したインバータ装置を提供することにある。
【解決手段】直流電源の正極が印加された正極端子38は、正側導体51、第1の導体27、IGBT191A〜191D及びダイオード201A〜201C、交流出力導体29を順次に介し、負極が印加された負極端子39は、負側導体30、IGBT192A〜192D及びダイオード202A〜202C、第2の導体28、交流出力導体29を順次に介すように電気的に接続し、冷却器24は、上面が絶縁樹脂シート25に覆われ、その上面に素子等を実装することにより冷却する電力用半導体素子。
【選択図】 図1
【解決手段】直流電源の正極が印加された正極端子38は、正側導体51、第1の導体27、IGBT191A〜191D及びダイオード201A〜201C、交流出力導体29を順次に介し、負極が印加された負極端子39は、負側導体30、IGBT192A〜192D及びダイオード202A〜202C、第2の導体28、交流出力導体29を順次に介すように電気的に接続し、冷却器24は、上面が絶縁樹脂シート25に覆われ、その上面に素子等を実装することにより冷却する電力用半導体素子。
【選択図】 図1
Description
本発明は、半導体チップで構成する電力用半導体素子及びこれを利用したインバータ装置に関する。
一般的に、例えば電気自動車では、インバータ装置の小型化、高信頼性化が要求されている。インバータ装置の小型化、高信頼性化を図るためには、インバータ主回路のパワー半導体チップを効率良く利用することが不可欠である。すなわち、パワー半導体チップの電圧、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するとともに、通電に伴い生じる温度上昇を効率良く抑制することが望ましい。
通電に伴う温度上昇を抑制するためには、冷却機構を装備する必要がある。この冷却機構は通常大きな容積を必要とし、インバータ装置の大きさを支配する最大の要因である。そのため、冷却機構をコンパクトに構成するための、様々な構成や構造が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
また、外部接続端子の各端子のベース板を垂直方法に積み重ねる立体構造とすることによってベース板の面積を小さくでき、ベース板の周囲を囲む枠板を小型化することが提案されている(例えば、特許文献2を参照)。
特開2003−153554号公報
特開2003−197858号公報
しかしながら、上述したインバータ装置には次のような課題がある。
パワー半導体チップは、実際にはパワー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加味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。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…(1)
で表される。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を低減することが重要である。回路インダクタンス低減のためには、電力用半導体素子の内部配線、直流回路の平滑コンデンサの内部配線、およびコンデンサから電力用半導体素子に至る外部配線に依存するインダクタンスを小さくする必要がある。
ΔV=−L・di/dt…(1)
で表される。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を低減することが重要である。回路インダクタンス低減のためには、電力用半導体素子の内部配線、直流回路の平滑コンデンサの内部配線、およびコンデンサから電力用半導体素子に至る外部配線に依存するインダクタンスを小さくする必要がある。
そこで、本発明の目的は、電力用半導体素子内部の配線に依存するインダクタンスを低減し、通電に伴い生じる温度上昇を効率良く抑制できる小型化したインバータ装置を提供することにある。
本発明の観点に従ったシステムは、直流電力を交流電力に変換するインバータ装置に実装される素子であって、冷却機構と、前記冷却機構の上面を覆う第1の絶縁部と、前記第1の絶縁部の上に設けた第1の導体と、前記第1の導体の上に設けた第1の半導体チップと、前記第1の絶縁部の上に設けた第2の導体と、前記第2の導体の上に設けた第2の半導体チップと、前記直流電力の正極を印加する正極端子と、前記第1の導体及び前記第2の導体の間に設け、前記第1の導体及び前記正極端子と電気的に接続した正側導体と、前記直流電力の負極を印加する負極端子と、前記正側導体の上に設け、前記負極端子及び前記第2の半導体チップと電気的に接続した負側導体と、前記交流電力を出力する交流出力端子と、前記正側導体の上に設け、前記交流出力端子、前記第1の半導体チップ、及び前記第2の導体と電気的に接続した交流出力導体と、前記負側導体及び前記交流出力導体の間に挟まれ、長手方向に連なる垂直方向に伸びた凸部を有し、前記負側導体及び前記交流出力導体と前記正側導体との間に設けた第2の絶縁部とを備えた構成である。
本発明によれば、電力用半導体素子内部の配線に依存するインダクタンスを低減し、通電に伴い生じる温度上昇を効率良く抑制できる小型化したインバータ装置を提供することができる。
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図13を参照して、各実施形態に係るインバータ装置の回路について説明する。
各実施形態の電力用半導体素子は、図13に示すように、回路10と等価の回路構成となっている。
回路10は、IGBT(insulated gate bipolar transistor)191,192と、ダイオード201,202とからなる。
回路10は、直流電源1から供給される直流電力の正極及び負極を正極端子38及び負極端子38にそれぞれ印加し、コンデンサ4を利用して、IGBT191,192のそれぞれのゲートを制御することにより、交流電力に変換して、出力部2に出力する。
直流電力を三相交流電力に変換する場合は、3つの電力用半導体素子を使用し、図13に示す構成とすることにより実現できる。
直流電力を単相交流電力に変換する場合は、2つの電力用半導体素子を使用し、図13に示す構成のうち1つの回路10を削除した構成とすることにより実現できる。
(第1の実施形態)
図1及び図2を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
図1及び図2を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
(第1の実施形態の構造)
図1は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図2は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
図1は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図2は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
なお、各IGBTのゲートへの配線は、省略している。以下の実施形態も同様に省略する。また、図13と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。以下の実施形態も同様にして重複した説明を省略する。
本電力用半導体素子は、冷却器24と、絶縁樹脂シート25と、第1の導体27と、第2の導体28と、IGBT191A〜191D,192A〜192Dと、ダイオード201A〜201C,202A〜202Cと、正側導体51と、負側導体30と、交流出力導体29と、正極端子38と、負極端子39と、交流出力端子40と、絶縁部材52と、これらの構成部品を電気的に接続するボンディングワイヤ31とからなり、次のように構成されている。
冷却器24は、絶縁樹脂シート25を介して、第1の導体27、第2の導体28、及び正側導体51と直接的に接着している。これにより、冷却器24は、本電力用半導体素子の全体を冷却している。なお、冷却器24の代わりに放熱板を用い、これに接着させてもよい。
第1の導体27は、IGBT191A〜191Dを4並列に接続して、1列に配置し、ダイオード201A〜201Cを3並列に接続して、1列に配置している。
第2の導体28は、IGBT192A〜192Dを4並列に接続して、1列に配置し、ダイオード202A〜202Cを3並列に接続して、1列に配置している。
正極端子38は、直流電源1から供給される直流電力の正極を印加するために、直流電源との接続をするための端子である。
負極端子39は、直流電源1から供給される直流電力の負極を印加するために、直流電源との接続をするための端子である。
交流出力端子40は、交流電力の供給先である例えば交流負荷などとの接続をするための端子である。
正側導体51は、正極端子38に印加された直流電力の正極を受け、他の素子及び導体などと接続するための導体である。正側導体51は、正極端子38及び第1の導体27とそれぞれ電気的に接続している。正側導体51は、第1の導体27と第2の導体28との間に位置している。
負側導体30は、負極端子39に印加された直流電力の負極を受け、他の素子及び導体などと接続するための導体である。負側導体30は、負極端子39、IGBT192A〜192D、及びダイオード202A〜202Cとそれぞれ電気的に接続している。負側導体30は、正側導体51の上で、第2の導体28側に位置している。
交流出力導体29は、IGBT191A〜191D,192A〜192Dなどにより交流に変換された電力が生成される導体である。交流出力導体29は、交流出力端子40と電気的に接続されている。交流出力導体29は、交流出力端子40、第2の導体28、IGBT191A〜191D、及びダイオード201A〜201Cとそれぞれ電気的に接続されている。交流出力導体29は、正側導体51の上で、第1の導体27側に位置している。
絶縁部材52は、負側導体30及び交流出力導体29と正側導体51との間に積層することにより、これらを絶縁している。また、絶縁部材52は、長手方向に伸びた凸状の部分により、交流出力導体29と負側導体30との間を絶縁している。
上述の構成により、次のような回路構成となっている。
直流電源1は、直流電力の正極及び負極を正極端子38及び負極端子39にそれぞれ印加する。
正極端子38は、直流電力の正極が印加され、正側導体51、第1の導体27、IGBT191A〜191D及びダイオード201A〜201C、交流出力導体29を順次に介すように電気的に接続されている。
一方、負極端子39は、直流電力の負極が印加され、負側導体30、IGBT192A〜192D及びダイオード202A〜202C、第2の導体28、交流出力導体29を順次に介すように電気的に接続されている。
交流出力導体29は、上述の電気経路により、正極端子38及び負極端子39に印加された直流電力から交流電力を形成し、この交流電力を外部の機器などと接続するための交流出力端子40に出力する。
(第1の実施形態の効果)
本実施形態によれば、構成する正側導体51と負側導体30とを流れる電流は、近接し、かつ向きが逆になるため、相互インダクタンスによる自己インダクタンスの相殺効果が大きくなる。よって、配線経路全体のインダクタンスを小さく抑制することができる。これにより発生サージ電圧を小さくし、通電可能電圧を大きくすることができる。
本実施形態によれば、構成する正側導体51と負側導体30とを流れる電流は、近接し、かつ向きが逆になるため、相互インダクタンスによる自己インダクタンスの相殺効果が大きくなる。よって、配線経路全体のインダクタンスを小さく抑制することができる。これにより発生サージ電圧を小さくし、通電可能電圧を大きくすることができる。
また、絶縁樹脂シート25を用いて、冷却器24と冷却する導体等の対象物とを直接的に接着することにより、接触熱抵抗を減らし、放熱効果を高めることができる。さらに、立体的な構造とすることにより小型化することができる。
(第2の実施形態)
図3及び図4を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
図3及び図4を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
(第2の実施形態の構造)
図3は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図4は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
図3は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図4は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
本電力用半導体素子は、図2に示す電力用半導体素子において、絶縁部材52が絶縁部材52A及び絶縁部材52Bに換わり、交流出力導体29、負側導体30、及び正側導体51の配置が次に示すように変わった点以外は同じである。
交流出力導体29は、第1の導体27と第2の導体28との間に位置している。
正側導体51は、交流出力導体29の上に位置している。
負側導体30は、正側導体51の上に位置している。
絶縁部材52Aは、交流出力導体29と正側導体51の間に積層することにより、これらを絶縁している。
絶縁部材52Bは、正側導体51と負側導体30との間に積層することにより、これらを絶縁している。
(第2の実施形態の効果)
本実施形態によれば、交流出力導体29、正側導体51、及び負側導体30をすべて積層構造とすることで、いずれの導体も、断面の幅を大きくすることができ、各導体の自己インダクタンスを小さくすることができる。また、これらの導体間の相互インダクタンスによる自己インダクタンスの相殺効果が大きくなることにより配線経路全体のインダクタンスを小さく抑制することができる。これらにより、配線経路全体のインダクタンスを小さく抑制することができる。
本実施形態によれば、交流出力導体29、正側導体51、及び負側導体30をすべて積層構造とすることで、いずれの導体も、断面の幅を大きくすることができ、各導体の自己インダクタンスを小さくすることができる。また、これらの導体間の相互インダクタンスによる自己インダクタンスの相殺効果が大きくなることにより配線経路全体のインダクタンスを小さく抑制することができる。これらにより、配線経路全体のインダクタンスを小さく抑制することができる。
また、絶縁樹脂シート25を用いて、冷却器24と冷却する導体等の対象物とを直接的に接着することにより、接触熱抵抗を減らし、放熱効果を高めることができる。さらに、立体的な構造とすることにより小型化することができる。
(第3の実施形態)
図5及び図6を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
図5及び図6を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
(第3の実施形態の構造)
図5は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図6は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
図5は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図6は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
本電力用半導体素子は、図2に示す電力用半導体素子において、コンデンサ素子4を加え、正側導体51、負側導体30、交流出力導体29、正極端子38、負極端子39、交流出力端子40、絶縁部材52の配置が次に示すように変わった点以外は同じである。
交流出力導体29は、第1の導体27と第2の導体28との間に位置するように実装している。
交流出力端子40は、交流出力導体29と一体形成している。
正側導体51は、冷却器24の上面に対して垂直方向の平面を主体とした形状となっている。正側導体51は、交流出力導体29の上の第1の導体27側に位置している。
正極端子38は、正側導体51と一体形成している。
負側導体30は、正側導体51の平面と対向するように、同じく平面を主体とした形状となっている。負側導体30は、交流出力導体29の上で、第2の導体28側に位置している。
負極端子39は、負側導体30と一体形成している。
絶縁部材52は、正側導体51及び負側導体30の各々の底面と交流出力導体29(又は、交流出力端子40)との間に介在し、この間を絶縁している。
コンデンサ素子4は、正側導体51及び負側導体30の各々の平面間に位置している。コンデンサ素子4は、出力する交流電力を平滑化する平滑コンデンサの役割を果たしている。
(第3の実施形態の効果)
本実施形態によれば、コンデンサ4を電力用半導体素子に内蔵することになるため、コンデンサ4から本電力用半導体素子に至る外部配線に依存するインダクタンスをなくすことでき、その結果、配線経路全体のインダクタンスをより小さく抑制することができる。
本実施形態によれば、コンデンサ4を電力用半導体素子に内蔵することになるため、コンデンサ4から本電力用半導体素子に至る外部配線に依存するインダクタンスをなくすことでき、その結果、配線経路全体のインダクタンスをより小さく抑制することができる。
また、絶縁樹脂シート25を用いて、冷却器24と冷却する導体等の対象物とを直接的に接着することにより、接触熱抵抗を減らし、放熱効果を高めることができる。さらに、立体的な構造とすることにより小型化することができる。
(第4の実施の形態)
図7及び図8を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
図7及び図8を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
(第4の実施形態の構造)
図7は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図8は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
図7は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図8は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
本電力用半導体素子は、図2に示す電力用半導体素子において、交流出力導体29及び正側導体51を取り除き、他の部品が次に示す配置になるように変わった点以外は同じである。
冷却器24は、絶縁樹脂シート25を介して、第1の導体27、第2の導体28、及び正側導体51と直接的に接着している点は、図2に示す電力用半導体素子と同じであるが、第1の導体27と第2の導体28とが近接して実装されている点が異なる。
負側導体30は、第2の導体28の上の第1の導体27側に配置している。
絶縁部材52は、負側導体30と第2の導体28との間に積層され、この間を絶縁している。
本電力用半導体素子の電気的な接続構成は、次のようになっている。
正極端子38は、直流電力の正極が印加され、第1の導体27、IGBT191A〜191D及びダイオード201A〜201C、第2の導体28、交流出力端子40を順次に介すように電気的に接続されている。
一方、負極端子39は、負側導体30、IGBT192A〜192D及びダイオード202A〜202C、第2の導体28、交流出力端子40を順次に介すように電気的に接続されている。
(第4の実施形態の効果)
本実施形態によれば、第1の導体27と第2の導体28を近接して配置することができるので、電力用半導体素子の体積を小さくすることができる。部品の点数が減ることで、電力用半導体素子の内部配線に依存するインダクタンスをなくすことができ、その結果、配線経路全体のインダクタンスをより小さく抑制することができる。
本実施形態によれば、第1の導体27と第2の導体28を近接して配置することができるので、電力用半導体素子の体積を小さくすることができる。部品の点数が減ることで、電力用半導体素子の内部配線に依存するインダクタンスをなくすことができ、その結果、配線経路全体のインダクタンスをより小さく抑制することができる。
また、絶縁樹脂シート25を用いて、冷却器24と冷却する導体等の対象物とを直接的に接着することにより、接触熱抵抗を減らし、放熱効果を高めることができる。さらに、立体的な構造とすることにより小型化することができる。
(第5の実施形態)
図9及び図10を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
図9及び図10を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
(第5の実施形態の構造)
図9は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図10は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
図9は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図10は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
本電力用半導体素子は、図2に示す電力用半導体素子において、正側導体51、負側導体30、交流出力導体29、正極端子38、負極端子39、交流出力端子40、絶縁部材52が次のように変わった点以外は同じである。
正側導体51は、正極端子38と一体形成している。
負側導体30は、負極端子39と一体形成している。
交流出力導体29は、交流出力導体40と一体形成している。
絶縁部材52は、後述する正極端子38と負極端子39との間を絶縁するための部分を有している。
正極端子38及び負極端子39は、互いに対向するように上方に伸びた平面を有しており、この平面間に、絶縁部材52の一部が挟まれ、これにより、正極端子38と負極端子39は絶縁されている。
(第5の実施形態の効果)
本実施形態によれば、正側電極38と負側電極39とを流れる電流は、近接しかつ向きが逆になるので、相互インダクタンスによる自己インダクタンスの相殺効果が大きくなる。また、正側電極38及び負側電極39が互いに対向するように平面を有することにより、近接する面積が大きくなり、自己インダクタンスの相殺効果をより大きくすることができる。その結果、配線経路全体のインダクタンスを抑制することができる。
本実施形態によれば、正側電極38と負側電極39とを流れる電流は、近接しかつ向きが逆になるので、相互インダクタンスによる自己インダクタンスの相殺効果が大きくなる。また、正側電極38及び負側電極39が互いに対向するように平面を有することにより、近接する面積が大きくなり、自己インダクタンスの相殺効果をより大きくすることができる。その結果、配線経路全体のインダクタンスを抑制することができる。
また、絶縁樹脂シート25を用いて、冷却器24と冷却する導体等の対象物とを直接的に接着することにより、接触熱抵抗を減らし、放熱効果を高めることができる。さらに、立体的な構造とすることにより小型化することができる。
(第6の実施の形態)
図11及び図12を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
図11及び図12を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
(第6の実施形態の構造)
図11は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図12は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
図11は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図12は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
本電力用半導体素子は、図2に示す電力用半導体素子において、正側導体51、負側導体30、交流出力導体29、正極端子38、負極端子39、交流出力端子40、絶縁部材52が次のように変わった点以外は同じである。
交流出力導体29は、第1の導体27と第2の導体28との間に位置するように実装している。
交流出力端子40は、交流出力導体29と一体形成している。
正側導体51は、冷却器24の上面に対して垂直方向の平面を主体とした形状となっている。正側導体51は、交流出力導体29の上で、第1の導体27側に位置している。
正極端子38は、正側導体51の上端に位置するように一体形成している。
負側導体30は、正側導体51の平面と対向するように、同じく平面を主体とした形状となっている。負側導体30は、交流出力導体29の上で、第2の導体28側に位置している。
負極端子39は、負側導体30の上端に位置するように一体形成している。
絶縁部材52は、正側導体51と負側導体30との間に挟まれる部位と、正側導体51及び負側導体30の各々の底部と交流出力導体29との間に挟まれる部位と、正側導体51及び負側導体30の各々の側面と交流出力端子40との間に挟まれる部位から形成されている。
絶縁部材52は、正側導体51、負側導体30、交流出力導体29(又は、交流出力端子40)の各々の相互間を絶縁する。
(第6の実施形態の効果)
本実施形態によれば、電流の流れは、正側導体51及び負側導体30の上下方向となり、各々の導体を通過する断面の幅が水平方向となるため大きくなる。これにより、正側導体51と負側導体30の自己インダクタンスを小さくすることができる。また、正側導体51と負側導体30との相互インダクタンスによる相殺効果もより大きくなり、その結果、配線経路全体のインダクタンスをより小さく抑制することができる。
本実施形態によれば、電流の流れは、正側導体51及び負側導体30の上下方向となり、各々の導体を通過する断面の幅が水平方向となるため大きくなる。これにより、正側導体51と負側導体30の自己インダクタンスを小さくすることができる。また、正側導体51と負側導体30との相互インダクタンスによる相殺効果もより大きくなり、その結果、配線経路全体のインダクタンスをより小さく抑制することができる。
また、絶縁樹脂シート25を用いて、冷却器24と冷却する導体等の対象物とを直接的に接着することにより、接触熱抵抗を減らし、放熱効果を高めることができる。さらに、立体的な構造とすることにより小型化することができる。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、各実施形態において、IGBT及びダイオードを実装する個数はいくつであってもよい。半導体チップは、大容量化したものを選択すると寿命が短くなる。しかし、あまり小容量化のものを選択すると、並列接続する個数を増やす必要があり、この場合、装置全体が大きくし、配線も増え、自己インダクタンスを増やす恐れがある。従って、目的や用途などにより適切に選択し、最適な電力容量等の素子を製造することができる。
各実施形態においては、冷却機構を冷却器としたが、放熱板であってもよい。また、放熱板の下を冷却器などで冷却する仕組みでもよい。
各実施形態において、絶縁部は、任意の部分を一体形成としてもよいし、適宜分割して切り離してもよい。
第5の実施形態で説明した正側端子と負側端子との構成は、他の実施形態に適用してもよい。外部出力端子の形状を変えることで、相互インダクタンスにより、各導体の自己インダクタンスを軽減させることができる。また、正側端子と負側端子の対向する面積は大きいほど、自己インダクタンスを軽減させる効果がある。このため、本インバータ装置を適用する対象物(例えば、電気自動車)に実装できるのであれば、この面積を大きくして相互インダクタンスによる効果をより発揮させることができる。
各実施形態において、外部端子の接続位置は、作用・効果などが変わらなければ、何処に位置してもよい。正側導体、負側導体及び交流導体は、インダクタンスを減らす効果のある構成などを変えなければ、各実施形態の構成に拘束される必要はない。
各実施形態において、正極端子38、負極端子39、及び交流出力端子40などの外部端子は、直流電源1や交流電力の供給先などとの配線をし易くするために、穴が空けたり、ネジ状の取り付け部を有したり、その他の特別な形状を有していてもよい。
1…直流電源、2…出力部、4…コンデンサ、10…電力用半導体素子、24…冷却器、
25…絶縁樹脂シート、27…第1の導体、28…第2の導体、29…交流出力導体、
30…負側導体、31…ボンディングワイヤ、38…正極端子、39…負極端子、
40…交流出力端子、51…正側導体、52…絶縁部材、
191A〜191D,192A〜192D…IGBT、
201A〜201C,202A〜202C…ダイオード。
25…絶縁樹脂シート、27…第1の導体、28…第2の導体、29…交流出力導体、
30…負側導体、31…ボンディングワイヤ、38…正極端子、39…負極端子、
40…交流出力端子、51…正側導体、52…絶縁部材、
191A〜191D,192A〜192D…IGBT、
201A〜201C,202A〜202C…ダイオード。
Claims (10)
- 直流電力を交流電力に変換するインバータ装置に実装される素子であって、
冷却機構と、
前記冷却機構の上面を覆う第1の絶縁部と、
前記第1の絶縁部の上に設けた第1の導体と、
前記第1の絶縁部の上に設けた第2の導体と、
前記第1の導体の上に設けた第1の半導体チップと、
前記第2の導体の上に設けた第2の半導体チップと、
前記直流電力の正極を印加する正極端子と、
前記第1の導体及び前記第2の導体の間に設け、前記第1の導体及び前記正極端子と電気的に接続した正側導体と、
前記直流電力の負極を印加する負極端子と、
前記正側導体の上に設け、前記負極端子及び前記第2の半導体チップと電気的に接続した負側導体と、
前記交流電力を出力する交流出力端子と、
前記正側導体の上に設け、前記交流出力端子、前記第1の半導体チップ、及び前記第2の導体と電気的に接続した交流出力導体と、
前記負側導体及び前記交流出力導体の間に挟まれる部位を有し、前記負側導体及び前記交流出力導体と前記正側導体との間に設けた第2の絶縁部と
を有することを特徴とする電力用半導体素子。 - 前記第2の絶縁部の前記部位は、
凸状であること
を有することを特徴とする請求項1に記載の電力用半導体素子。 - 直流電力を交流電力に変換するインバータ装置に実装される素子であって、
冷却機構と、
前記冷却機構の上面を覆う第1の絶縁部と、
前記第1の絶縁部の上に設けた第1の導体と、
前記第1の絶縁部の上に設けた第2の導体と、
前記第1の導体の上に設けた第1の半導体チップと、
前記第2の導体の上に設けた第2の半導体チップと、
前記交流電力を出力する交流出力端子と、
前記第1の導体及び前記第2の導体の間に設け、前記交流出力端子、前記第1の半導体チップ、及び前記第2の導体と電気的に接続した交流出力導体と、
前記直流電力の正極を印加する正極端子と、
前記交流出力導体の上面を覆う第2の絶縁部と、
前記第2の絶縁部の上に設け、前記正極端子及び前記第1の導体と電気的に接続した正側導体と、
前記直流電力の負極を印加する負極端子と、
前記正側導体の上面を覆う第3の絶縁部と、
前記第3の絶縁部の上に設け、前記負極端子及び前記第2の半導体チップと電気的に接続した負側導体と
を有することを特徴とする電力用半導体素子。 - 直流電力を交流電力に変換するインバータ装置に実装される素子であって、
冷却機構と、
前記冷却機構の上面を覆う第1の絶縁部と、
前記第1の絶縁部の上に設けた第1の導体と、
前記第1の絶縁部の上に設けた第2の導体と、
前記第1の導体の上に設けた第1の半導体チップと、
前記第2の導体の上に設けた第2の半導体チップと、
前記交流電力を出力する交流出力端子と、
前記第1の導体及び前記第2の導体の間に設け、前記交流出力端子、前記第1の半導体チップ及び前記第2の導体と電気的に接続した交流出力導体と、
前記直流電力の正極を印加する正極端子と、
前記交流出力導体の上の前記第1の導体側に位置し、前記冷却機構の上面に対して垂直方向の平面を有し、前記正極端子及び前記第1の導体と電気的に接続した正側導体と、
前記直流電力の負極を印加する負極端子と、
前記交流出力導体の上の前記第2の導体側に位置し、前記正側導体の有する前記平面に対向するように設けた平面を有し、前記負極端子及び前記第2の半導体チップと電気的に接続した負側導体と、
前記交流出力導体と前記負側導体及び前記正側導体との間に設けた第2の絶縁部と、
前記正側導体及び前記負側導体の各々に有する前記平面の間に設けたコンデンサと
を有することを特徴とする電力用半導体素子。 - 直流電力を交流電力に変換するインバータ装置に実装される素子であって、
冷却機構と、
前記冷却機構の上面を覆う第1の絶縁部と、
前記直流電力の正極を印加する正極端子と、
前記第1の絶縁部の上に設け、前記正極端子と電気的に接続した正側導体と、
前記正側導体の上に設けた第1の半導体チップと、
前記交流電力を出力する交流出力端子と、
前記第1の絶縁部の上に設け、前記交流出力端子及び前記第1の半導体チップと電気的に接続した交流出力導体と、
前記交流出力導体の上に設けた第2の半導体チップと、
前記直流電力の負極を印加する負極端子と、
前記交流出力導体の上に設け、前記負極端子及び前記第2の半導体チップと電気的に接続した負側導体と、
前記負側導体と前記交流出力導体との間に設けた第2の絶縁部と
を有することを特徴とする電力用半導体素子。 - 前記交流出力端子と前記交流出力導体とを一体形成し、
前記正極端子と前記正側導体とを一体形成し、
前記負極端子と前記負側導体とを一体形成すること
を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電力用半導体素子。 - 前記正極端子及び前記負極端子は、互いに対向する平面を有し、
前記正極端子及び前記負極端子の各々に有する前記平面の間に挟まれる第4の絶縁部を有し、
前記正極端子と前記正側導体とは一体形成し、
前記負極端子と前記負側導体とは一体形成すること
を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電力用半導体素子。 - 直流電力を交流電力に変換するインバータ装置に実装される素子であって、
冷却機構と、
前記冷却機構の上面を覆う第1の絶縁部と、
前記第1の絶縁部の上に設けた第1の導体と、
前記第1の絶縁部の上に設けた第2の導体と、
前記第1の導体の上に設けた第1の半導体チップと、
前記第2の導体の上に設けた第2の半導体チップと、
前記交流電力を出力する交流出力端子を有し、前記第1の導体及び前記第2の導体の間に設け、前記第1の半導体チップ及び前記第2の導体と電気的に接続した交流出力導体と、
前記交流出力導体の上の前記第2の導体側に位置し、前記冷却機構の上面に対して垂直方向の平面を有し、上端に前記直流電力の負極を印加する負極端子を有し、前記第2の半導体チップと電気的に接続した負側導体と、
前記負側導体の有する前記平面に対向する平面を有し、上端に前記直流電力の正極を印加する正極端子を有し、前記第1の導体と電気的に接続した正側導体と、
前記交流出力導体と前記負側導体及び前記正側導体との間に設け、前記負側導体及び前記正側導体の各々に有する前記平面の間に挟まれる部位を有する第2の絶縁部と
を有することを特徴とする電力用半導体素子。 - 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の電力用半導体素子を2つ有し、
前記交流電力は、単相交流電力であって、前記直流電力を前記単相交流電力に変換すること
を特徴とするインバータ装置。 - 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の電力用半導体素子を3つ有し、
前記交流電力は、三相交流電力であって、前記直流電力を前記三相交流電力に変換すること
を特徴とするインバータ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005224231A JP2007042796A (ja) | 2005-08-02 | 2005-08-02 | 電力用半導体素子及びインバータ装置 |
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JP2005224231A JP2007042796A (ja) | 2005-08-02 | 2005-08-02 | 電力用半導体素子及びインバータ装置 |
Publications (1)
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---|---|
JP2007042796A true JP2007042796A (ja) | 2007-02-15 |
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ID=37800518
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JP2005224231A Pending JP2007042796A (ja) | 2005-08-02 | 2005-08-02 | 電力用半導体素子及びインバータ装置 |
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---|---|
JP (1) | JP2007042796A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011023570A (ja) * | 2009-07-16 | 2011-02-03 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 半導体パワーモジュール |
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-
2005
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