JP2010016947A - 電力変換装置のパワーモジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】IGBT3aとFWD4a、IGBT3bとFWD4bを互いに逆並列に接続し、これらが直列接続となるように積層配置する。回路パターン10aは上アーム側の正極であり、IGBTチップ3aのコレクタ電極およびFWD4aのカソード電極が固着されている。また、IGBT3aのエミッタ電極側には、出力端子となる電極2cが固着または圧着されており、これがモジュール2から直接に外部電極として取り出される構造になっている。これにより、絶縁基板10を介することなく直接外部と配線されるため、浮遊容量が低減されその充放電電流が抑制される。
【選択図】図1
Description
以下、直流電源正極に接続される側を上アーム、電源負極に接続される側を下アームと呼ぶことにする。
図9および図10では、表面に回路パターン10a、10b、10cが形成されたセラミックなどからなる絶縁基板10の回路パターン面(上面側)に、上アーム側IGBT3aチップとFWD4aチップおよび下アーム側IGBT3bチップとFWD4bチップが半田などのろう材により固着されている。各回路パターン10a〜10cと各チップとはアルミニウムワイヤ9a,9bによってボンディング接続され、図10のような回路が構成される。
特許文献2には、半導体チップ(モジュール)を複数積層しスタック構成とすることで静電容量を低減させ、スイッチングノイズを低減する技術が示されている。しかし、この技術は相互に接続されたモジュール間の駆動信号に対するノイズの影響を低減するためのものであり、この発明のように接地(アース)への漏れ電流低減のためになされたものではない。また、どの部分の容量を低減できるのか不明瞭なだけでなく、接地についての記述も特になされていない。
前記第1逆並列回路を絶縁基板上に配置し、その上側に前記第2逆並列回路を積層配置することを特徴とする。
この請求項1の発明においては、前記第1逆並列回路と第2逆並列回路との接続中点を負荷接続点とすることができる(請求項2の発明)。
上記請求項3の発明においては、前記第2の端子を負荷接続点とすることにより、前記絶縁基板を介することなく出力を外部に取り出し得るようにすることができ(請求項4の発明)、請求項3または4の発明においては、前記第2逆並列回路の低圧側電極に、別の絶縁基板を配置することができる(請求項5の発明)。
以上のような構成とすることにより、出力端子2cは絶縁基板10を介することなく直接外部に引き出されるため、浮遊容量は低減され接地7へ漏洩する漏れ電流を低減することができる。なお、下アーム側電極2bは、IGBT3bのエミッタおよびFWD4bのアノードに固着されており、負側直流電極としてパワーモジュール2から引き出される構成となっている。
これは、図1の出力端子2cをアルミニウムワイヤ9により、延長して取り出せるようにしたものである。なお、正極端子2aや負極端子2bをアルミニウムワイヤ9により、延長して引き出すようにしても良い。この場合も図1と同様、出力端子2cが絶縁基板10を介することなく直接外部に引き出されるため、浮遊容量を低減することができる。
これは、図1の負側端子2bを、アルミニウムワイヤ9bにより下アーム側IGBT3bのエミッタ電極から配線して形成したものである。この場合も図1と同様、出力端子2cが絶縁基板10を介することなく直接外部に引き出されるため、浮遊容量を低減することができる。
これは、上記各実施例と同じく、上下アームの半導体チップを上下にほぼ同一線上に積層させる構造となっており、上層に配置された下アーム側半導体素子の負側電極(IGBT3bのエミッタ電極)を、絶縁基板101を介して接続するように構成した点が特徴である。また、上層チップの放熱のために放熱板81および冷却フィン61を設け、下層に設置された上アーム側半導体チップとは別の冷却構造を構成する。このようにすることで、出力端子2cは接地(アース71)と電磁的に結合することが無く、浮遊容量を小さく保持することができる。
外部接続端子2a〜2cに関しても、上記では半田などにより絶縁基板の回路パターンまたは半導体チップに固着させているが、端子をパワーモジュール2に固定した上で、回路パターンとワイヤボンディングなどにより接続しても、同様の効果を奏することが可能である。
Claims (5)
- 第1のスイッチング素子とこれに逆並列に接続された第1のダイオードとの第1逆並列回路と、第2のスイッチング素子とこれに逆並列に接続された第2のダイオードとの第2逆並列回路とを直列に接続したアームを1相とし、少なくとも1相分を内蔵する電力変換装置のパワーモジュールであって、
前記第1逆並列回路を絶縁基板上に配置し、その上側に前記第2逆並列回路を積層配置することを特徴とする電力変換装置のパワーモジュール。 - 前記第1逆並列回路と第2逆並列回路との接続中点を負荷接続点とすることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置のパワーモジュール。
- 前記絶縁基板上に直流電源用の回路パターンを形成し、前記第1逆並列回路の高圧側電極および直流電源用の第1の端子を前記回路パターン上に形成し、第1逆並列回路の低圧側電極に第2の端子を形成し、前記第2逆並列回路の高圧側電極を前記第2の端子に形成し、第2逆並列回路の低圧側電極から直流電源への第3の端子を形成したことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置のパワーモジュール。
- 前記第2の端子を負荷接続点とすることにより、前記絶縁基板を介することなく出力を外部に取り出し得るようにしたことを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置のパワーモジュール。
- 前記第2逆並列回路の低圧側電極に、別の絶縁基板を配置したことを特徴とする請求項3または4に記載の電力変換装置のパワーモジュール。
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