JP2009296727A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサ配線インダクタンスを従来技術に比べて大きくすることなく、並列接続された半導体チップ間のインダクタンスのアンバランスの低減を体格の大型化をせずに実現することができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】正極用配線部材27及び負極用配線部材28には、幅方向の両側で対を成す端子部が形成され、かつ、コンデンサの正極端子17ａ又は負極端子17ｂと接続される正極端子用接続部27ｄ又は負極端子用接続部28ｄが正極用配線部材27の幅方向と平行に延びるように形成されている。正極端子用接続部27ｄの基端の近く及び負極端子用接続部28ｄの基端の近くに、正極端子用接続部27ｄ又は負極端子用接続部28ｄから対を成す端子部の接合部27ｂ又は接合部28ｂまでの電流経路の長さをインダクタンスの大きな方の電流経路に近づけるように切り欠き溝41，42が形成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、電力変換装置に係り、詳しくは複数の半導体チップが並列に接続され、コンデンサの正極端子に接続された板状導体製の正極用配線部材及び負極端子に接続された負極用配線部材を介して前記半導体チップに前記コンデンサから電流が供給される電力変換装置に関する。

直流を交流に変換する電力変換装置（インバータ装置）は、複数の半導体素子（半導体チップ）が並列接続された半導体モジュールを複数個（３相交流では６個、単相交流では４個）備えている。半導体チップを並列で使用する際、配線インダクタンスがアンバランスな状態にあると電流のアンバランスを引き起こし、電流集中による発熱や、サージ電圧による半導体チップの破損等が発生するため、配線インダクタンスをバランスさせることが重要である。また、大電力が使用される電力変換装置では、コンデンサと半導体チップとを電気的に接続する配線部材として板状導体（バスバー）が使用される。そして、コンデンサの正極端子に接続される正極用配線部材と負極端子に接続される負極用配線部材は、それぞれ平板形状を有するとともに互いに近接して対向するように配置され、また、互いに逆方向に電流が流れるように使用される。

従来、電力変換装置を大電力化するため、各半導体モジュールを構成する複数並列接続された半導体チップに流れる電流にアンバランスが生じないようにする電流変換装置の配線構造が提案されている（特許文献１参照）。この配線構造では、例えば、図７に示すように、電解コンデンサ６０ａ，６０ｂは、電解コンデンサ６０ａ，６０ｂのプラス（正）端子と、半導体モジュール（ＩＧＢＴモジュール）６１ａ，６１ｂのＰ端子６３ａ，６４ａとを電気的に接続するバスバー（ブスバー）６２の一端と対応する位置に配置されている。半導体モジュール６１ａ，６１ｂはバスバー６２の長手方向に沿って一列に配置されている。電解コンデンサ６０ａ，６０ｂのプラス端子から半導体モジュール６１ａのＰ端子６３ａまでと、半導体モジュール６１ｂのＰ端子６４ａまでの距離とは等しくなっていない。同様に、電解コンデンサ６０ａ，６０ｂのマイナス（負）端子から半導体モジュール６１ａのＮ端子６３ｂまでと、半導体モジュール６１ｂのＮ端子６４ｂまでの距離とは等しくない。即ち、構造的には半導体モジュール６１ａの方が電解コンデンサ６０ａ，６０ｂと近接している。しかし、バスバー（ブスバー）６２にＬ字形のスリットＳＬが形成されている。そして、電解コンデンサ６０ａ，６０ｂのプラス端子から、半導体モジュール６１ａのＰ端子６３ａまでのインダクタンス値ＬＰ１は、ＬＰ１＝Ｌ１＋Ｌ２−Ｍ（相互インダクタンス）となり、半導体モジュール６１ｂのＰ端子６４ａまでのインダクタンス値ＬＰ２は、ＬＰ２＝Ｌ１＋Ｌ３となる。したがって、スリットの長さを調整してＬ２−Ｍ＝Ｌ３とすれば、ＬＰ１＝ＬＰ２とすることができる。

同様に、図示しない負（マイナス）のバスバーに対してもかぎ形のスリットが形成されている。これにより、電解コンデンサ６０ａ，６０ｂのプラス極から、半導体モジュール６１ａのＰ端子６３ａまでの距離と、半導体モジュール６１ｂのＰ端子６４ａまでの距離とを調整し、両者をほぼ等しくすることが可能となる。また、電解コンデンサ６０ａ，６０ｂのマイナス極から、半導体モジュール６１ａのＮ端子６３ｂまでの距離と、半導体モジュール６１ｂのＮ端子６４ｂまでの距離とを調整し、両者をほぼ等しくすることが可能となる。
特開２００６−２０３９７４号公報

半導体チップを並列で使用する際、配線インダクタンスをバランスさせること（配線インダクタンスの均等化）は重要であるが、配線インダクタンスの値そのものについても、より低減することが損失の低減に直結するため発熱の低減につながる。また、配線自体も抵抗となるため断面積を確保して電気抵抗を低減する必要がある。配線インダクタンスをバランスさせるために、アンバランスしている経路の長さを調整する際、体格の大型化は避けたいという要求がある。

特許文献１の構成では、バスバーの大きさを変えずにスリットＳＬを形成することで、電解コンデンサ６０ａ，６０ｂのプラス端子又はマイナス端子から、半導体モジュール６１ａ，６１ｂのＰ端子及びＮ端子までの距離を調整しているため、体格の大型化は回避されている。しかし、バスバーにＬ字状のスリットＳＬを形成しているため、電流経路の幅が狭くなって断面積が小さくなり、電流経路の電気抵抗及びインダクタンスが大きくなるという問題がある。

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、コンデンサ配線インダクタンスを従来技術に比べて大きくすることなく、並列接続された半導体チップ間のインダクタンスのアンバランスの低減を、体格の大型化をせずに実現することができる電力変換装置を提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数の半導体チップが並列に接続された状態で絶縁基板上に実装され、相互に電気的に絶縁された状態で近接して重なるように配置されるとともに前記絶縁基板と平行に配置された板状導体製の正極用配線部材及び負極用配線部材を介してコンデンサから前記半導体チップに電流が供給される電力変換装置である。そして、前記コンデンサは、その正極端子及び負極端子が前記正極用配線部材の幅方向と直交する直線上に位置するように配置されている。前記正極用配線部材及び前記負極用配線部材には、幅方向の両側で対を成す端子部が形成され、かつ、前記コンデンサの正極端子又は負極端子と電気的に接続される正極端子用接続部又は負極端子用接続部が前記正極用配線部材の幅方向と平行に延びるように形成されている。前記正極用配線部材には前記正極端子用接続部から前記対を成す端子部の接合部までの電流経路の長さをインダクタンスの大きな方の電流経路に近づけるように切り欠き溝が形成されている。前記負極用配線部材には前記負極端子用接続部から前記対を成す端子部の接合部までの電流経路の長さをインダクタンスの大きな方の電流経路に近づけるように切り欠き溝が形成されている。

この発明では、正極用配線部材及び負極用配線部材は、幅方向の両側で対を成す端子部が形成され、かつ、コンデンサの正極端子又は負極端子と電気的に接続される正極端子用接続部又は負極端子用接続部が正極用配線部材の幅方向と平行に延びるように形成されている。そのため、コンデンサが正極用配線部材及び負極用配線部材の一端に配置された構成に比べて、コンデンサの正極端子から正極用配線部材の端子部の接合部までの電流経路及びコンデンサの負極端子から負極用配線部材の端子部の接合部までの電流経路の長さが短くなるとともに、一対の電流経路間の差も小さくなる。したがって、正極端子用接続部から対を成す端子部の接合部までの電流経路の短い方の長さをインダクタンスの大きな方の電流経路に近づけるように形成される切り欠き溝の長さをそれほど長くしなくてもよくなる。その結果、インダクタンスの増加量がわずかでよくなる。負極端子用接続部から対を成す端子部の接合部までの電流経路の長さを調整する切り欠き溝に関しても同様である。したがって、コンデンサ配線インダクタンスを従来技術に比べて大きくすることなく、並列接続された半導体チップ間のインダクタンスのアンバランスの低減を、体格の大型化をせずに実現することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記正極用配線部材及び負極用配線部材には、前記切り欠き溝が形成された側の電流経路の幅を狭めて該電流経路のインダクタンスを大きくする孔が形成されている。この発明では、電流経路のインダクタンスを大きくするのに切り欠き溝を形成するだけでなく、切り欠き溝が形成された側の電流経路の幅を狭めることによってもインダクタンスを大きくするための調整が可能なため、インダクタンスを適切な値に調整する自由度が高くなる。

本発明によれば、コンデンサ配線インダクタンスを従来技術に比べて大きくすることなく、並列接続された半導体チップ間のインダクタンスのアンバランスの低減を、体格の大型化をせずに実現することができる電力変換装置を提供することができる。

以下、本発明を３相用のインバータ装置に具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
先ずインバータ装置の回路構成を説明する。図１（ａ）に示すように、インバータ装置１１は、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を有するインバータ回路１２を備えている。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６には、ＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor 電界効果トランジスタ）が使用されている。インバータ回路１２は、第１及び第２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、第３及び第４のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４、第５及び第６のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６がそれぞれ直列に接続されている。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のドレインとソース間には、ダイオードＤ１〜Ｄ６が、逆並列に接続されている。第１、第３及び第５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５及び各第１、第３及び第５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５に接続されたダイオードＤ１，Ｄ３，Ｄ５の組はそれぞれ上アームと呼ばれる。また、第２、第４及び第６のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６及び第２、第４及び第６のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６に接続されたダイオードＤ２，Ｄ４，Ｄ６の組はそれぞれ下アームと呼ばれる。

第１、第３及び第５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のドレインが、配線１３を介して電源入力用のプラス入力端子１４に接続され、第２、第４及び第６のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６が、配線１５を介して電源入力用のマイナス入力端子１６に接続されている。配線１３及び配線１５間にはコンデンサ１７が複数並列に接続されている。この実施形態ではコンデンサ１７として電解コンデンサが使用され、コンデンサ１７の正極（プラス）端子が配線１３に接続され、コンデンサ１７の負極（マイナス）端子が配線１５に接続されている。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の間の接合点はＵ相端子Ｕに、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の間の接合点はＶ相端子Ｖに、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の間の接合点はＷ相端子Ｗに、それぞれ接続されている。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートは駆動信号入力端子Ｇ１〜Ｇ６に接続されている。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のソースは信号端子Ｓ１〜Ｓ６に接続されている。図１（ａ）では各上アーム及び各下アームがそれぞれ、１個のスイッチング素子及び１個のダイオードで示されているが、各アームは、図１（ｂ）に示すように、スイッチング素子ＱとダイオードＤの組が複数並列に接続された構成になっている。この実施形態では各アームはそれぞれ４組のスイッチング素子Ｑ及びダイオードＤで構成されている。

次にインバータ装置１１の構造を説明する。
図２に示すように、インバータ装置１１は、銅製の金属ベース２０上に複数の絶縁基板としてのセラミック基板２１が接合され、セラミック基板２１上に半導体チップ２３が実装されている。半導体チップ２３は、１個のスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）及び１個のダイオードが一つのデバイスとして組み込まれている。即ち、半導体チップ２３は、図１（ｂ）に示される一つのスイッチング素子Ｑ及び一つのダイオードＤを備えたデバイスとなる。

金属ベース２０はほぼ矩形状に形成され、セラミック基板２１も矩形状に形成されている。セラミック基板２１は１２個設けられ、長手方向が金属ベース２０の長手方向と直交する状態で各列６個となるように２列、６行に配置されている。そして、各行の２個のセラミック基板２１上に配置された半導体チップ２３がインバータ回路１２の各アームを構成する。図４に示すように、この実施形態では、半導体チップ２３は、各セラミック基板２１上に２個ずつ実装されており、４個の半導体チップ２３がそれぞれ１つのアームを構成する。即ち、複数の半導体チップ２３が並列に接続された状態でセラミック基板２１上に実装されている。なお、図４は第２アームの上アーム及び下アームを示している。

図２及び図４に示すように、セラミック基板２１は、表面に回路パターン２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを有し、裏面にセラミック基板２１と金属ベース２０とを接合する接合層として機能する金属板２５（図３に図示）を有するセラミック板２６で構成されている。セラミック板２６は、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ケイ素等により形成され、回路パターン２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ及び金属板２５は、例えば、アルミニウムや銅等で形成されている。セラミック基板２１は、金属板２５を介して半田（図示せず）で金属ベース２０に接合されている。以下、この明細書では、金属ベース２０をインバータ装置１１の底部（下部）として説明する。

回路パターン２４ａはゲート信号用の回路パターン、回路パターン２４ｂはドレイン用の回路パターン、回路パターン２４ｃはソース用の回路パターン、回路パターン２４ｄはソース信号用の回路パターンである。半導体チップ２３は、ドレイン用の回路パターン２４ｂ上に半田で接合されている。図４に示すように、半導体チップ２３は、ゲートとゲート信号用の回路パターン２４ａとの間、ソースとソース用の回路パターン２４ｃとの間及びソースとソース信号用の回路パターン２４ｄとの間をワイヤボンディングにより電気的に接続されている。

基板の上方には配線部材として板状導体で形成された正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８が、金属ベース２０と平行に、かつ相互に絶縁された状態で近接して重なるように配置されている。正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８の間には、両者の電気的絶縁性を確保するための絶縁部材（図示せず）が配置されている。この実施形態では、正極用配線部材２７の上側に負極用配線部材２８が配置され、負極用配線部材２８上には、複数（この実施形態では４個）のコンデンサ１７が正極端子及び負極端子が下向きになる状態で配置されている。

正極用配線部材２７は図１（ａ）における配線１３を、負極用配線部材２８は図１（ａ）における配線１５をそれぞれ構成する。インバータ装置１１の小型化を図るため、各アームを構成するセラミック基板２１が正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８を中心にして対称な位置に配置され、複数のコンデンサ１７が負極用配線部材２８の上側で一直線上に位置するレイアウト構造となっている。

正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８には、それぞれ幅方向の両端部に端子部２７ａ，２８ａが複数（この実施形態では３対６個）形成されている。各端子部２７ａ，２８ａは、それぞれ正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８の幅方向の端部からセラミック基板２１側に向かって屈曲し、さらに回路パターン２４ｂ，２４ｃに接合されている接合部２７ｂ，２８ｂが各配線部材２７，２８と平行に延びるように屈曲形成されている。なお、正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８には、幅方向の端部両側に、各端子部２７ａ，２８ａの一部と連続するとともに互いに重なる状態で配置される垂下部（図示せず）が形成されている。

図２に示すように、金属ベース２０には、その周縁に沿うように電気的絶縁性の支持枠３０が、全てのセラミック基板２１を枠内に収容する状態に固定されている。正極用配線部材２７の長手方向の一端部には、外部電源入力用のプラス入力端子１４が、一部が支持枠３０の外側に位置するように配置されている。負極用配線部材２８には、その長手方向の正極用配線部材２７のプラス入力端子１４が形成された側と反対側の端部に、外部電源入力用のマイナス入力端子１６が形成され、一部が支持枠３０の外側に位置するように配置されている。

図２及び図３に示すように、インバータ装置１１の３つの出力電極部材３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗは、板状導体製で側面ほぼＬ字状に形成されるとともに、上方に向かって延びる部分が支持枠３０の近くに位置し、横方向に延びる部分が正極用配線部材２７の下方においてその長手方向と直交する状態で配置されている。そして、各出力電極部材３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗは、２個の接合部３５が水平に延びる部分の先端両側で、２個の接合部３５が屈曲部寄りでそれぞれ下側に突出するように形成されている。

出力電極部材３２Ｕは、第１のスイッチング素子Ｑ１及びダイオードＤ１で構成される上アームのソース用の回路パターン２４ｃと、第２のスイッチング素子Ｑ２及びダイオードＤ２で構成される下アームのドレイン用の回路パターン２４ｂとに超音波接合されている。出力電極部材３２Ｖは、第３のスイッチング素子Ｑ３及びダイオードＤ３で構成される上アームのソース用の回路パターン２４ｃと、第４のスイッチング素子Ｑ４及びダイオードＤ４で構成される下アームのドレイン用の回路パターン２４ｂとに超音波接合されている。出力電極部材３２Ｗは、第５のスイッチング素子Ｑ５及びダイオードＤ５で構成される上アームのソース用の回路パターン２４ｃと、第６のスイッチング素子Ｑ６及びダイオードＤ６で構成される下アームのドレイン用の回路パターン２４ｂとに超音波接合されている。

各アームに対応するそれぞれ２個のセラミック基板２１のうち、出力電極部材３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗの先端側と対応するセラミック基板２１のゲート信号用の回路パターン２４ａには、駆動信号入力端子Ｇ１〜Ｇ６の第１端部が、ソース信号用の回路パターン２４ｄには信号端子Ｓ１〜Ｓ６の第１端部が、それぞれ接合されている。各端子Ｇ１〜Ｇ６，Ｓ１〜Ｓ６は、第２端部が支持枠３０から突出するように、支持枠３０を貫通する状態で支持枠３０に一体成形されている。なお、各アームを構成する２個のセラミック基板２１上に形成された、回路パターン２４ａ同士及び回路パターン２４ｄ同士はそれぞれワイヤボンディング（図４に図示）で電気的に接続されている。

なお、支持枠３０内には半導体チップ２３の絶縁性確保や保護及び正極用配線部材２７と出力電極部材３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗとの絶縁確保のためにシリコーンゲル（図示せず）が充填、硬化されている。

図５（ａ）は、コンデンサ１７の正極端子１７ａ及び負極端子１７ｂ、正極端子用接続部２７ｄ、負極端子用接続部２８ｄ、正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８の接合部２７ｂ，２８ｂの関係を示す部分模式図である。コンデンサ１７は、その正極端子１７ａ及び負極端子１７ｂ（二点鎖線で図示）が正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８の幅方向（図５（ａ）の左右方向）と直交する方向に延びる直線上に位置するように配置されている。そして、正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８にそれぞれ形成された正極端子用接続部２７ｄ及び負極端子用接続部２８ｄは、正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８の幅方向と平行に延びるように形成されている。即ち、正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８には正極端子用接続部２７ｄ及び負極端子用接続部２８ｄの先端部及び両側部の周縁に孔２７ｅ，２８ｅが形成されている。これにより、正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８と正極端子１７ａ及び負極端子１７ｂとの絶縁距離を確保した状態でインバータ装置１１の小型化が図られる。

図３に示すように、正極端子用接続部２７ｄ及び負極端子用接続部２８ｄは、先端側が一段低い状態で金属ベース２０と平行に延びるように屈曲形成されている。正極端子１７ａ及び負極端子１７ｂは、正極端子用接続部２７ｄ及び負極端子用接続部２８ｄの先端部に電気的に接続されている。

なお、一組の上アーム及び下アームに対応して設けられた一対の接合部２７ｂを介してその上アームの半導体チップ２３に電流が供給されるときには、その下アームの半導体チップ２３に電流が流れることはなく接合部２８ｂにも電流は流れない。そして、その接合部２８ｂを介して電流がコンデンサ１７に戻る（流れる）のは、他の組の上アームの半導体チップ２３に電流が供給されるときである。図５（ａ）は、正極端子用接続部２７ｄから対を成す端子部２７ａの接合部２７ｂまでの電流経路の長さと、負極端子用接続部２８ｄから対を成す端子部２８ａの接合部２８ｂまでの電流経路の長さとを示すためのものであり、接合部２７ｂと接合部２８ｂとの位置関係は、実際の位置関係を反映したものではない。

正極用配線部材２７には正極端子用接続部２７ｄから対を成す端子部２７ａの接合部２７ｂまでの電流経路３７，３８の長さをインダクタンスの大きな方の電流経路に近づけるように切り欠き溝４１が形成されている。切り欠き溝４１は、正極端子用接続部２７ｄの基端の近くに一定幅で正極端子用接続部２７ｄの延びる方向と平行に延びるように形成されている。また、負極用配線部材２８には負極端子用接続部２８ｄから対を成す端子部２８ａの接合部２８ｂまでの電流経路３９，４０の長さをインダクタンスの大きな方の電流経路に近づけるように、負極端子用接続部２８ｄの基端の近くに切り欠き溝４２が形成されている。切り欠き溝４２は、一定幅で負極端子用接続部２８ｄの延びる方向と平行に延びるように形成されている。なお、電流経路３７〜４０は実線の矢印で図示している。また、図５（ｂ）は、比較のため、切り欠き溝４１，４２を形成しない場合における図５（ａ）に対応する模式図である。

次に前記のように構成されたインバータ装置１１の作用を説明する。
インバータ装置１１は、例えば、車両の電源装置の一部を構成するものとして使用される。インバータ装置１１は、プラス入力端子１４及びマイナス入力端子１６が直流電源（図示せず）に接続され、Ｕ相端子Ｕ、Ｖ相端子Ｖ及びＷ相端子Ｗがモータ（図示せず）に接続され、駆動信号入力端子Ｇ１〜Ｇ６及び信号端子Ｓ１〜Ｓ６が制御装置（図示せず）に接続された状態で使用される。

上アームの第１、第３及び第５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５及び下アームの第２、第４及び第６のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６がそれぞれ所定周期でオン、オフ制御されることによりモータに交流が供給されてモータが駆動される。コンデンサ１７から電流経路３７，３８を経て接合部２７ｂに供給された電流は、回路パターン２４ｂ、半導体チップ２３、回路パターン２４ｃ、対応する出力電極部材３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗのいずれかを介してモータに供給される。モータを流れた電流は、その後、対応する出力電極部材３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗのいずれか、回路パターン２４ｂ、半導体チップ２３、回路パターン２４ｃを介して接合部２８ｂに供給され、電流経路３９，４０を経てコンデンサ１７に戻る。

正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８には、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング時に急峻に立ち上がる電流又は立ち下がる電流が流れ、その電流は正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８で逆方向となる。正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８は板状導体製で、互いに近接して平行に配置されているため、相互インダクタンスの効果により配線インダクタンスが低減する。また、垂下部も平行に近接して配置されているため、垂下部が存在しない場合に比較して、配線インダクタンスがより低減する。

各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６は、それぞれ並列に接続された複数の半導体チップ２３で構成され、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を構成する半導体チップ２３は、それぞれ２つのセラミック基板２１の回路パターン２４ｂ上に実装されている。コンデンサ１７の正極端子１７ａ及び負極端子１７ｂは、正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８の幅方向と直交する方向に延びる直線上に位置するように配置され、正極端子用接続部２７ｄ及び負極端子用接続部２８ｄは、正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８の幅方向と平行に延びるように形成されている。そのため、単に正極端子用接続部２７ｄ及び負極端子用接続部２８ｄを形成したのでは、図５（ｂ）に示すように、正極端子１７ａから一方の上アームの接合部２７ｂまでの電流経路３７の長さと、正極端子１７ａから他方の上アームの接合部２７ｂまでの電流経路３８の長さとが異なる状態になる。また、負極端子１７ｂから一方の下アームの接合部２８ｂまでの電流経路３９の長さと、負極端子１７ｂから他方の下アームの接合部２８ｂまでの電流経路４０の長さとが異なる状態になる。具体的には電流経路３８が電流経路３７より長くなって電流経路３８のインダクタンスが電流経路３７のインダクタンスより大きくなり、電流経路４０が電流経路３９より長くなって電流経路４０のインダクタンスが電流経路３９のインダクタンスより大きくなる。

しかし、この実施形態では、図５（ａ）に示すように、正極用配線部材２７には正極端子用接続部２７ｄから対を成す端子部２７ａの接合部２７ｂまでの電流経路３７，３８の長さをインダクタンスの大きな方の電流経路に近づけるように、正極端子用接続部２７ｄの基端の近くに切り欠き溝４１が形成されている。そのため、切り欠き溝４１がない状態ではインダクタンスが小さかった電流経路３７が切り欠き溝４１を避けて遠回りすることになり、電流経路３８と配線インダクタンスをあわせ込むことができ、電流経路３７，３８の長さが均等になり、電流経路３７，３８のインダクタンスも均等になる。また、負極用配線部材２８には負極端子用接続部２８ｄから対を成す端子部２８ａの接合部２８ｂまでの電流経路３９，４０の長さをインダクタンスの大きな方の電流経路に近づけるように、負極端子用接続部２８ｄの基端の近くに切り欠き溝４２が形成されている。そのため、切り欠き溝４２がない状態ではインダクタンスが小さかった電流経路３９が切り欠き溝４２を避けて遠回りすることになり、電流経路４０と配線インダクタンスをあわせ込むことができ、電流経路３９，４０の長さが均等になり、電流経路３９，４０のインダクタンスも均等になる。

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）板状導体製の正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８は、相互に電気的に絶縁された状態で近接して重なるように配置されるとともにセラミック基板２１と平行に配置され、負極用配線部材２８の上側にコンデンサ１７が配置されている。正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８には、幅方向の両側で対を成す端子部２７ａ，２８ａが形成され、かつ、コンデンサ１７の正極端子１７ａ又は負極端子１７ｂと電気的に接続される正極端子用接続部２７ｄ又は負極端子用接続部２８ｄが正極用配線部材２７の幅方向と平行に延びるように形成されている。正極用配線部材２７には正極端子用接続部２７ｄから対を成す端子部２７ａの接合部２７ｂまでの電流経路３７，３８の長さをインダクタンスの大きな方の電流経路に近づけるように切り欠き溝４１が形成されている。負極用配線部材２８には負極端子用接続部２８ｄから対を成す端子部２８ａの接合部２８ｂまでの電流経路３９，４０の長さをインダクタンスの大きな方の電流経路に近づけるように、切り欠き溝４２が形成されている。したがって、切り欠き溝４１，４２の長さをそれほど長くしなくても、正極端子用接続部２７ｄあるいは負極端子用接続部２８ｄから対を成す端子部２７ａ，２８ａの接合部２７ｂ，２８ｂまでの電流経路の短い方の長さをインダクタンスの大きな方の電流経路に近づけるようにすることができ、インダクタンスの増加量がわずかでよくなる。その結果、コンデンサ配線インダクタンスを従来技術に比べて大きくすることなく、並列接続された半導体チップ２３間のインダクタンスのアンバランスの低減をインバータ装置１１の体格の大型化をせずに実現することができる。また、インダクタンスのアンバランスを改善することで電流のアンバランスを低減でき、結果的に電力損失を抑えることができる。また、特定の半導体チップ２３における電流負担の集中がなくなり、スイッチングスピードを上げても温度上昇の抑制が可能になる。

（２）正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８に切り欠き溝４１，４２を形成することでインダクタンスを調整するため、試作後に体格を変更することなく加工のみで適切なインダクタンスに調整することが実施可能である。そのため、机上検討では分からない（見えない）アンバランスを、現物においてインダクタンスを合わせてバランス化することができる。

（３）切り欠き溝４１，４２は、正極用配線部材２７の正極端子用接続部２７ｄの基端の近く及び負極用配線部材２８の負極端子用接続部２８ｄの基端の近くにそれぞれ一定幅で正極端子用接続部２７ｄ及び負極端子用接続部２８ｄの延びる方向と平行に形成されている。したがって、電流経路３７，３８あるいは電流経路３９，４０の長さをそれぞれインダクタンスが大きな方の電流経路に近づける際、切り欠き溝４１，４２を形成することによる電流経路長の変化を推測し易い。

（４）コンデンサ１７は、正極端子１７ａ及び負極端子１７ｂが正極用配線部材２７の幅方向と直交する方向に沿って延びる直線上に位置するように配置され、正極端子用接続部２７ｄ及び負極端子用接続部２８ｄが正極用配線部材２７の幅方向と平行に延びるように形成されている。したがって、複数のコンデンサ１７を１列に配置する際にその間隔を近づけて配置することができ、インバータ装置１１の小型化に寄与する。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 電流経路３７の長さをインダクタンスの大きな方の電流経路３８に近づけるための切り欠き溝４１及び電流経路３９の長さをインダクタンスの大きな方の電流経路４０に近づけるための切り欠き溝４２は、正極端子用接続部２７ｄ及び負極端子用接続部２８ｄの延びる方向と平行に形成される構成に限らない。例えば、図６（ａ）に示すように、切り欠き溝４１，４２が正極端子用接続部２７ｄ及び負極端子用接続部２８ｄの延びる方向と直交する方向に延びるように形成してもよい。

○ 電流経路３７，３９のインダクタンスを大きくするのに切り欠き溝４１，４２を形成するだけでなく、図６（ｂ）に示すように、正極用配線部材２７及び負極用配線部材２８に切り欠き溝４１，４２が形成された側の電流経路３７，３９の幅を狭めて該電流経路３７，３９のインダクタンスを大きくする孔４３を形成してもよい。この場合、電流経路のインダクタンスを大きくするのに切り欠き溝４１，４２を形成するだけでなく、切り欠き溝４１，４２が形成された側の電流経路の幅を狭めることによってもインダクタンスを大きくするための調整が可能なため、インダクタンスを適切な値に調整する自由度が高くなる。

○ 切り欠き溝４１，４２を形成する位置は、正極端子用接続部２７ｄの基端の近く及び負極端子用接続部２８ｄの基端の近くに限らず、例えば、正極端子用接続部２７ｄ及び負極端子用接続部２８ｄの先端寄りに設けてもよい。

○ コンデンサ１７の正極端子１７ａ及び負極端子１７ｂと接合部２７ｂ，２８ｂとの位置関係はコンデンサ１７の配置位置によって異なる。そのため、切り欠き溝４１，４２を設ける前の状態において、必ずしも図３において左側に位置する接合部２７ｂ，２８ｂまでの電流経路３７，３９が図３において右側に位置する接合部２７ｂ，２８ｂまでの電流経路３８，４０より短くなるとは限らない。電流経路３７，３９が電流経路３８，４０より長くなる場合は、電流経路３８，４０側に切り欠き溝４１，４２を設ける。

○ 各アームを構成するスイッチング素子Ｑ及びダイオードＤの組は４組に限らず、偶数組であれば、各アームを流れる電流量の大きさによって２組にしたり、６組以上にしたりしてもよい。

○ コンデンサ１７の数は４個に限らず、インバータ装置１１の定格電流値及び使用するコンデンサの容量により決まり、３個以下でも５個以上でもよい。
○ セラミック基板２１に代えて、絶縁基板として金属基板の表面に絶縁層を形成し、絶縁層上に回路パターン２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを形成した構成の物を使用してもよい。

○ 各アームの各スイッチング素子を構成するため並列に接続された複数の半導体チップ２３は２つのグループに同数ずつ分けられた状態でセラミック基板２１（絶縁基板）の回路パターン２４ｂ上に実装されていればよく、２個のセラミック基板２１上に形成された回路パターン２４ｂ上に実装される構成に限らない。例えば、２個のセラミック基板２１が連続する長さの１個のセラミック基板２１上に、回路パターン２４ｂ，２４ｃをそれぞれ２個形成し、回路パターン２４ａ，２４ｄは連続した１個のパターンとしてもよい。

○ インバータ装置１１は、３相交流を出力する構成に限らず、単相交流を出力する構成としてもよい。単相交流を出力する構成では上アーム及び下アームの組が２組存在する。

○ 半導体チップ２３はＭＯＳＦＥＴに限らず、他のパワートランジスタ（例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ））やサイリスタを使用してもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。

（１）請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記切り欠き溝は、前記正極用配線部材の前記正極端子用接続部の基端の近く及び前記負極用配線部材の前記負極端子用接続部の基端の近くにそれぞれ一定幅で前記正極端子用接続部及び前記負極端子用接続部の延びる方向と平行に形成されている。

（ａ）はインバータ装置の回路図、（ｂ）は１組のアームの回路図。 インバータ装置のカバーを省略した模式平面図。 （ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は（ａ）の一部省略部分拡大図。 １組のアームの回路パターン、半導体チップ及び接合部等の関係を示す模式図。 （ａ）は正極端子、負極端子、正極端子用接続部、負極端子用接続部、正極用配線部材及び負極用配線部材の接合部の関係を示す部分模式図、（ｂ）は同じく切り欠き溝を設けない場合の模式図。 （ａ），（ｂ）は別の実施形態の模式図。 従来技術の模式図。

符号の説明

１１…電力変換装置としてのインバータ装置、１７…コンデンサ、１７ａ…正極端子、１７ｂ…負極端子、２１…絶縁基板としてのセラミック基板、２３…半導体チップ、２７…正極用配線部材、２７ａ，２８ａ…端子部、２７ｂ，２８ｂ…接合部、２７ｄ…正極端子用接続部、２８…負極用配線部材、２８ｄ…負極端子用接続部、３７，３８，３９，４０…電流経路、４１，４２…切り欠き溝、４３…孔。

Claims (2)

1. 複数の半導体チップが並列に接続された状態で絶縁基板上に実装され、相互に電気的に絶縁された状態で近接して重なるように配置されるとともに前記絶縁基板と平行に配置された板状導体製の正極用配線部材及び負極用配線部材を介してコンデンサから前記半導体チップに電流が供給される電力変換装置であって、
   前記コンデンサは、その正極端子及び負極端子が前記正極用配線部材の幅方向と直交する直線上に位置するように配置され、
   前記正極用配線部材及び前記負極用配線部材には、幅方向の両側で対を成す端子部が形成され、かつ、前記コンデンサの正極端子又は負極端子と電気的に接続される正極端子用接続部又は負極端子用接続部が前記正極用配線部材の幅方向と平行に延びるように形成され、
   前記正極用配線部材には前記正極端子用接続部から前記対を成す端子部の接合部までの電流経路の長さをインダクタンスの大きな方の電流経路に近づけるように切り欠き溝が形成され、
   前記負極用配線部材には前記負極端子用接続部から前記対を成す端子部の接合部までの電流経路の長さをインダクタンスの大きな方の電流経路に近づけるように切り欠き溝が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記正極用配線部材及び負極用配線部材には、前記切り欠き溝が形成された側の電流経路の幅を狭めて該電流経路のインダクタンスを大きくする孔が形成されている請求項１に記載の電力変換装置。

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