JP2012028605A - Power module - Google Patents

Power module Download PDF

Info

Publication number
JP2012028605A
JP2012028605A JP2010166838A JP2010166838A JP2012028605A JP 2012028605 A JP2012028605 A JP 2012028605A JP 2010166838 A JP2010166838 A JP 2010166838A JP 2010166838 A JP2010166838 A JP 2010166838A JP 2012028605 A JP2012028605 A JP 2012028605A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
semiconductor element
power module
current
carrying member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010166838A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenta Suzuki
健太 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2010166838A priority Critical patent/JP2012028605A/en
Publication of JP2012028605A publication Critical patent/JP2012028605A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01015Phosphorus [P]

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power module having enhanced heat resistant life.SOLUTION: A power module 6 disposed adjacent to a coil 5 wound around a stator 4, and electrically connected to the coil 5 comprises: a first semiconductor element 16a; a first current-carrying member 11 laminated on the first semiconductor element 16a; a second semiconductor element 16b; a second current-carrying member 12 laminated on the second semiconductor element 16b; and a third current-carrying member 13 laminated on the side opposite to the first current-carrying member 11 and the second current-carrying member 12 with sandwiching the first semiconductor element 16a and the second semiconductor element 16b. The third current-carrying member 13 includes a high electric resistance 22 having an electric resistance value higher than that of the third current-carrying member 13 at a position between the first current-carrying member 11 and the second current-carrying member 12 viewed from a lamination direction.

Description

本発明はパワーモジュールに関するものである。   The present invention relates to a power module.

従来、スイッチング素子など有するインバータモジュールをモータの近傍に配置したものが、特許文献1に開示されている。   Conventionally, an inverter module having a switching element or the like arranged in the vicinity of a motor is disclosed in Patent Document 1.

特許文献1では、スイッチング素子の端子と回路パターンなどをワイヤボンディングによって電気的に接続している。   In patent document 1, the terminal of a switching element, a circuit pattern, etc. are electrically connected by wire bonding.

特開2007−116840号公報JP 2007-116840 A

上記発明では、ワイヤボンディングによる接続では、ワイヤボンディングのループ高さにより、インバータモジュールが厚くなる。これに対して、ワイヤボンディングによる接続の代わりに、1枚の導体板によって、例えばスイッチング素子の端子と回路パターンとを電気的に接続することができる。   In the above invention, in the connection by wire bonding, the inverter module becomes thick due to the wire bonding loop height. On the other hand, instead of the connection by wire bonding, for example, the terminal of the switching element and the circuit pattern can be electrically connected by a single conductor plate.

しかし、この場合には、ステータからの漏れ磁束によって導体板に渦電流が発生し、渦電流に起因して熱が発生し、例えばスイッチング素子と回路パターンとの接合材の耐熱寿命が低下し、パワーモジュールの耐熱寿命が低下する、といった問題点がある。   However, in this case, eddy current is generated in the conductor plate due to the magnetic flux leaked from the stator, heat is generated due to the eddy current, and the heat resistant life of the bonding material between the switching element and the circuit pattern is reduced, for example. There is a problem that the heat-resistant life of the power module is lowered.

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、パワーモジュールの耐熱寿命を向上することを目的とする。   The present invention has been invented to solve such problems, and has an object to improve the heat-resistant life of the power module.

本発明のある態様に係るパワーモジュールは、ステータに巻かれたコイルの近傍に配置され、コイルと電気的に接続するパワーモジュールであって、第1の半導体素子と、第1の半導体素子に積層された第1の通電部材と、第2の半導体素子と、第2の半導体素子に積層された第2の通電部材と、第1の半導体素子および第2の半導体素子を挟んで、第1の通電部材および第2の通電部材の反対側に積層された第3の通電部材とを備え、第3の通電部材は、積層方向から見た場合に第1の通電部材と第2の通電部材との間となる位置に、第3の通電部材よりも電気抵抗値が高い高電気抵抗部を備える。   A power module according to an aspect of the present invention is a power module that is disposed in the vicinity of a coil wound around a stator and electrically connected to the coil, and is laminated on the first semiconductor element and the first semiconductor element. The first current-carrying member, the second semiconductor element, the second current-carrying member laminated on the second semiconductor element, and the first semiconductor element and the second semiconductor element sandwiching the first semiconductor element A third current-carrying member stacked on the opposite side of the current-carrying member and the second current-carrying member, and the third current-carrying member includes a first current-carrying member and a second current-carrying member when viewed from the stacking direction. A high electrical resistance portion having an electrical resistance value higher than that of the third current-carrying member is provided at a position in between.

本発明によると、渦電流に起因して発生するパワーモジュールの発熱量を抑制することによって、パワーモジュールの耐熱寿命を向上させることができる。   According to the present invention, the heat-resistant life of the power module can be improved by suppressing the amount of heat generated by the power module due to the eddy current.

本発明の第1実施形態における機電一体型の回転電機の断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of an electromechanically integrated rotating electrical machine according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態におけるパワーモジュールを軸方向から見た図である。It is the figure which looked at the power module in a 1st embodiment from the axial direction. 図2のA矢視図である。FIG. 3 is a view as seen from an arrow A in FIG. 2. 本実施形態を用いない場合のパワーモジュールにおける発熱状況を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the heat_generation | fever condition in a power module when not using this embodiment. 本実施形態を用いない場合のパワーモジュールにおける発熱状況を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the heat_generation | fever condition in a power module when not using this embodiment. 本発明の第2実施形態におけるパワーモジュールを軸方向から見た図である。It is the figure which looked at the power module in 2nd Embodiment of this invention from the axial direction. 図6のA矢視図である。It is A arrow directional view of FIG.

本発明の第1実施形態の構成を図1を用いて説明する。図1は、本実施形態のパワーモジュールを回転電機のコイル近傍に設けた機電一体型の回転電機の断面図である。図1においては、説明のため詳しくは後述するパワーモジュールの一部を省略している。なお、本実施形態では、回転電機のコイル近傍に設けたパワーモジュールについて説明するが、これに限られることはなく、コイル近傍に設けられ、渦電流が発生するパワーモジュールに適用することができる。   The configuration of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of an electromechanically integrated rotating electrical machine in which the power module of this embodiment is provided in the vicinity of a coil of the rotating electrical machine. In FIG. 1, a part of a power module, which will be described later in detail, is omitted for explanation. In addition, although this embodiment demonstrates the power module provided in the coil vicinity of the rotary electric machine, it is not restricted to this, It can apply to the power module which is provided in the coil vicinity and generate | occur | produces an eddy current.

機電一体型の回転電機(以下、モータという)1は、シャフト2と、シャフト2と同軸に設けたロータ3と、シャフト2と同軸であり、シャフト2の径方向においてロータ3よりも外側に設けたステータ4と、ステータ4に取り付けた複数のコイル5と、コイル5に流れる電流を制御する複数のパワーモジュール6と、ステータ4などを固定して保持するケース7とを備える。   An electromechanically integrated rotating electrical machine (hereinafter referred to as a motor) 1 includes a shaft 2, a rotor 3 provided coaxially with the shaft 2, and a shaft 2 provided coaxially and provided outside the rotor 3 in the radial direction of the shaft 2. A stator 4, a plurality of coils 5 attached to the stator 4, a plurality of power modules 6 for controlling the current flowing in the coils 5, and a case 7 for fixing and holding the stator 4 and the like.

ロータ3は、シャフト2に連結しており、シャフト2と一体となって回転する。また、ロータ3には図示しないが永久磁石が埋め込まれている。   The rotor 3 is connected to the shaft 2 and rotates integrally with the shaft 2. In addition, although not shown, a permanent magnet is embedded in the rotor 3.

ステータ4は、複数のステータコア8を円環状に配置して形成される。ステータコア8は、ヨーク部9と、ヨーク部9からロータ3側に突出するティース部10とを備える。   The stator 4 is formed by arranging a plurality of stator cores 8 in an annular shape. The stator core 8 includes a yoke portion 9 and a teeth portion 10 that protrudes from the yoke portion 9 to the rotor 3 side.

コイル5は、ティース部10に例えば銅線などの電線を巻回して形成される。   The coil 5 is formed by winding an electric wire such as a copper wire around the tooth portion 10.

パワーモジュール6について、図2、図3を用いて説明する。図2はパワーモジュールを軸方向から見た図である。図3は図2のA矢視図である。図3においては説明のためにコイル5とティース部10を図示している。パワーモジュール6は、コイル5の近傍に配置され、コイル5と電気的に接続している。パワーモジュール6は、シャフト2の軸方向におけるステータ4の端面と向かい合うように設けられる。つまり、パワーモジュール6は、シャフト2の径方向に延びるように設けられる。コイル5、パワーモジュール6は各ステータコア8に対応してそれぞれ設けられる。   The power module 6 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a view of the power module as viewed from the axial direction. 3 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. In FIG. 3, the coil 5 and the tooth part 10 are shown for explanation. The power module 6 is disposed in the vicinity of the coil 5 and is electrically connected to the coil 5. The power module 6 is provided so as to face the end surface of the stator 4 in the axial direction of the shaft 2. That is, the power module 6 is provided so as to extend in the radial direction of the shaft 2. The coil 5 and the power module 6 are provided corresponding to each stator core 8.

パワーモジュール6は、上アームP電極(第1の通電部材)11と、下アームN電極(第2の通電部材)12と、AC電極(第3の通電部材)13とを備える。   The power module 6 includes an upper arm P electrode (first energization member) 11, a lower arm N electrode (second energization member) 12, and an AC electrode (third energization member) 13.

上アームP電極11は、平板状の基板15aにスイッチング素子(第1の半導体素子)16aを設けることで構成される。スイッチング素子16aは、トランジスタ17aとダイオード18aである。トランジスタ17aとダイオード18aとは、基板15aの長手方向に沿って上アームP電極11上に配置される。上アームP電極11では、トランジスタ17aとダイオード18aとの配置方向、つまり基板の長手方向に沿って主電流が流れる。   The upper arm P electrode 11 is configured by providing a switching element (first semiconductor element) 16a on a flat substrate 15a. The switching element 16a is a transistor 17a and a diode 18a. The transistor 17a and the diode 18a are disposed on the upper arm P electrode 11 along the longitudinal direction of the substrate 15a. In the upper arm P electrode 11, the main current flows along the arrangement direction of the transistor 17a and the diode 18a, that is, the longitudinal direction of the substrate.

下アームN電極12も上アームP電極11と同様に平板状の基板15bにスイッチング素子(第2の半導体素子)16bを設けることで構成される。スイッチング素子16bは、トランジスタ17bとダイオード18bである。   Similarly to the upper arm P electrode 11, the lower arm N electrode 12 is configured by providing a switching element (second semiconductor element) 16b on a flat substrate 15b. The switching element 16b is a transistor 17b and a diode 18b.

上アームP電極11におけるスイッチング素子16aの配置と、下アームN電極12におけるスイッチング素子16bの配置とは等しく、本実施形態においては径方向外側にトランジスタ17a、17bが配置され、径方向内側にダイオード18a、18bが配置される。上アームP電極11と下アームN電極12とは、直流電源である外部電源と電気的に接続している。   The arrangement of the switching element 16a in the upper arm P electrode 11 and the arrangement of the switching element 16b in the lower arm N electrode 12 are the same. In this embodiment, the transistors 17a and 17b are arranged on the radially outer side, and the diodes on the radially inner side. 18a and 18b are arranged. The upper arm P electrode 11 and the lower arm N electrode 12 are electrically connected to an external power source that is a DC power source.

AC電極13は、並列する上アーム電極20aおよび下アーム電極20bと、上アーム電極20aの端部側と下アーム電極20bの端部側とを連結する連結電極21とから形成される略コの字型の電極であり、例えば銅板などの導体板である。上アーム電極20aと下アーム電極20bとの間には空気層22が形成される。空気層22は、上アーム電極20a、下アーム電極20bおよび連結電極21と比較して電気抵抗が大きく、高電気抵抗部として機能する。   The AC electrode 13 is composed of an upper arm electrode 20a and a lower arm electrode 20b that are arranged in parallel, and a connecting electrode 21 that connects the end side of the upper arm electrode 20a and the end side of the lower arm electrode 20b. This is a letter-shaped electrode, for example, a conductor plate such as a copper plate. An air layer 22 is formed between the upper arm electrode 20a and the lower arm electrode 20b. The air layer 22 has a larger electric resistance than the upper arm electrode 20a, the lower arm electrode 20b, and the connecting electrode 21, and functions as a high electric resistance portion.

AC電極13は、シャフト2の軸方向に沿って上アームP電極11および下アームN電極12に積層される。また、AC電極13は、スイッチング素子16a、16bを挟んで、上アームP電極11の基板15a、下アームN電極12の基板15bとは反対側に積層される。AC電極13は、シャフト2の軸方向から見た場合に、上アーム電極20aが上アームP電極11に、また下アーム電極20bが下アームN電極12に重なるように配置される。つまり、パワーモジュール6をシャフト2の軸方向から見た場合に、上アームP電極11と下アームN電極との間となる位置に空気層22が形成される。なお、AC電極13は、空気層22の位置がシャフト2の軸方向および径方向においてそれぞれ所定の位置ずれ範囲内に収まるように配置される。   The AC electrode 13 is stacked on the upper arm P electrode 11 and the lower arm N electrode 12 along the axial direction of the shaft 2. The AC electrode 13 is stacked on the opposite side of the substrate 15a of the upper arm P electrode 11 and the substrate 15b of the lower arm N electrode 12 with the switching elements 16a and 16b interposed therebetween. When viewed from the axial direction of the shaft 2, the AC electrode 13 is disposed so that the upper arm electrode 20 a overlaps the upper arm P electrode 11 and the lower arm electrode 20 b overlaps the lower arm N electrode 12. That is, when the power module 6 is viewed from the axial direction of the shaft 2, the air layer 22 is formed at a position between the upper arm P electrode 11 and the lower arm N electrode. The AC electrode 13 is disposed so that the position of the air layer 22 is within a predetermined positional deviation range in the axial direction and the radial direction of the shaft 2.

上アーム電極20aは、ハンダとろう材とのペースト材料によって上アームP電極11のスイッチング素子16aと接合する。また、上アーム電極20aは、超音波などによってスイッチング素子16aと直接接合してもよい。下アーム電極20bについても同様である。連結電極21は、コイル5と電気的に接続しており、スイッチング素子16a、16bによって変換された交流電流をコイル5に給電する。   The upper arm electrode 20a is joined to the switching element 16a of the upper arm P electrode 11 by a paste material of solder and brazing material. Further, the upper arm electrode 20a may be directly joined to the switching element 16a by ultrasonic waves or the like. The same applies to the lower arm electrode 20b. The connection electrode 21 is electrically connected to the coil 5, and feeds the alternating current converted by the switching elements 16 a and 16 b to the coil 5.

AC電極13は、連結電極21側とは反対側の上アーム電極20aの端部側でトランジスタ17aと接合し、連結電極21側でダイオード18aと接合するように設けられる。また、AC電極13は、連結電極21側とは反対側の下アーム電極20bの端部側でトランジスタ17bと接合し、連結電極21側でダイオード18bと接合するように設けられる。つまり、AC電極13は、パワーモジュール6として組まれた場合に、AC電極13の空気層22の開口部がトランジスタ17a、17b側となるように配置される。トランジスタ17a、17bはダイオード18a、18bと比較すると発熱量が大きい。そのため、ジュール損が大きいトランジスタ17a、17bと接合する上アーム電極20aと下アーム電極20bとの間に空気層22を設けることで、トランジスタ17a、17bにおけるジュール損を低減することができる。また、空気層22が断熱部として作用し、熱干渉を低減することができる。   The AC electrode 13 is provided so as to be joined to the transistor 17a on the end side of the upper arm electrode 20a opposite to the connection electrode 21 side and to the diode 18a on the connection electrode 21 side. The AC electrode 13 is provided so as to be joined to the transistor 17b on the end portion side of the lower arm electrode 20b opposite to the connection electrode 21 side and to the diode 18b on the connection electrode 21 side. That is, the AC electrode 13 is arranged so that the opening of the air layer 22 of the AC electrode 13 is on the transistor 17a, 17b side when assembled as the power module 6. The transistors 17a and 17b generate a larger amount of heat than the diodes 18a and 18b. Therefore, the Joule loss in the transistors 17a and 17b can be reduced by providing the air layer 22 between the upper arm electrode 20a and the lower arm electrode 20b joined to the transistors 17a and 17b having a large Joule loss. Moreover, the air layer 22 acts as a heat insulating part, and heat interference can be reduced.

なお、図2に示すように連結電極21における連結方向に直交する連結電極21の幅X2が、上アーム電極20aおよび下アーム電極20bを流れる電流の主電流方向に直交する上アーム電極20aおよび下アーム電極20bの幅X1以上となるように上アーム電極20a、下アーム電極20bおよび連結電極21は形成されている。つまり、上アーム電極20aおよび下アーム電極20bの長手方向における連結電極21の幅X2が、上アーム電極20aおよび下アーム電極20bの長手方向に直交する上アーム電極20aおよび下アーム電極20bの幅X1以上となるように、上アーム電極20aおよび下アーム電極20bおよび連結電極21は形成されている。これにより、AC電極13において、上アーム電極20aおよび下アーム電極20bから連結電極21へ電流が流れなくなることを防止することができる。   As shown in FIG. 2, the width X2 of the connecting electrode 21 orthogonal to the connecting direction in the connecting electrode 21 is such that the upper arm electrode 20a and the lower arm electrode 20a and the lower arm electrode 20a are perpendicular to the main current direction. The upper arm electrode 20a, the lower arm electrode 20b, and the connecting electrode 21 are formed so as to be equal to or larger than the width X1 of the arm electrode 20b. That is, the width X2 of the connecting electrode 21 in the longitudinal direction of the upper arm electrode 20a and the lower arm electrode 20b is equal to the width X1 of the upper arm electrode 20a and the lower arm electrode 20b orthogonal to the longitudinal direction of the upper arm electrode 20a and the lower arm electrode 20b. As described above, the upper arm electrode 20a, the lower arm electrode 20b, and the connecting electrode 21 are formed. Thereby, in AC electrode 13, it can prevent that an electric current stops flowing from the upper arm electrode 20a and the lower arm electrode 20b to the connection electrode 21. FIG.

なお、パワーモジュール6は、詳しくは図示しないが、冷媒が流れる冷却装置によって冷却される。   Although not shown in detail, the power module 6 is cooled by a cooling device through which a refrigerant flows.

以上の構成によって、外部電源からパワーモジュール6に電流が流れると、スイッチング素子16a、16bによって交流電流が作り出されて、AC電極13を介して交流電流がコイル5に供給される。   With the above configuration, when a current flows from the external power source to the power module 6, an alternating current is generated by the switching elements 16 a and 16 b, and the alternating current is supplied to the coil 5 through the AC electrode 13.

本発明の第1実施形態の効果について説明する。   The effect of 1st Embodiment of this invention is demonstrated.

本実施形態の空気層22を有さないパワーモジュール30を用いた機電一体型のモータにおいては、図4に示すようにコイル5に電流が流れると、ステータコア8では漏れ磁束が発生する。そして、図5に示すように、漏れ磁束によってAC電極31に大きい渦電流が発生する。そのため、本実施形態のパワーモジュール6を用いないモータでは、渦電流によって発生する熱が大きくなる。   In the electromechanically integrated motor using the power module 30 that does not have the air layer 22 of the present embodiment, a leakage magnetic flux is generated in the stator core 8 when a current flows through the coil 5 as shown in FIG. As shown in FIG. 5, a large eddy current is generated in the AC electrode 31 due to the leakage magnetic flux. Therefore, in a motor that does not use the power module 6 of the present embodiment, heat generated by eddy current is increased.

また、パワーモジュールなどで発生した熱を放出する材料の経年劣化の主因は温度であり、材料の寿命は温度環境に応じてアレニウスの法則により推定することができる。これによると、温度が高くなるほど材料の寿命は短くなる。そのため、モータの冷却能力が一定であれば、渦電流によって発生した熱によってパワーモジュールで発生した熱を放熱する材料の耐熱寿命が低下する。   In addition, the main cause of aging deterioration of a material that releases heat generated in a power module or the like is temperature, and the lifetime of the material can be estimated by Arrhenius law according to the temperature environment. According to this, the higher the temperature, the shorter the life of the material. Therefore, if the cooling capacity of the motor is constant, the heat-resistant life of the material that dissipates the heat generated in the power module by the heat generated by the eddy current is reduced.

本実施形態では、モータ1のコイル5近傍に配置されるパワーモジュール6のAC電極13は、積層方向から見た場合に上アームP電極11と下アームN電極12との間となる位置に空気層22が形成される。これによって、AC電極13の面積を低減しつつ、長方形状平面にでき、コイル5に電流を流した場合に、AC電極13における渦電流の発生を抑制し、パワーモジュール6の発熱量を抑制することができる。これにより、パワーモジュール6の耐熱寿命を向上することができる。また、パワーモジュール6の発熱量が抑制されることで、パワーモジュール6を冷却する冷媒の寿命を向上することもできる。   In the present embodiment, the AC electrode 13 of the power module 6 disposed in the vicinity of the coil 5 of the motor 1 has air at a position between the upper arm P electrode 11 and the lower arm N electrode 12 when viewed from the stacking direction. Layer 22 is formed. As a result, the area of the AC electrode 13 can be reduced and the rectangular plane can be formed. When a current is passed through the coil 5, generation of eddy current in the AC electrode 13 is suppressed, and the amount of heat generated in the power module 6 is suppressed. be able to. Thereby, the heat-resistant lifetime of the power module 6 can be improved. Moreover, the lifetime of the refrigerant | coolant which cools the power module 6 can also be improved because the emitted-heat amount of the power module 6 is suppressed.

また、図2に示すように連結電極21の幅X2を、上アーム電極20aおよび下アーム電極20bの幅X1以上とすることで、AC電極13において電流が流れなくなることを防止することができる。   Further, as shown in FIG. 2, the width X2 of the connecting electrode 21 is set to be equal to or larger than the width X1 of the upper arm electrode 20a and the lower arm electrode 20b, thereby preventing current from flowing through the AC electrode 13.

AC電極13において、トランジスタ17aまたは17bと接合する上アーム電極20aと下アーム電極20bとの間に空気層22を設けることで、発熱量が比較的大きいトランジスタ17a、17bの周辺で発生するジュール損及び発熱集中を低減することができ、パワーモジュール6の耐熱寿命を向上することができる。   In the AC electrode 13, by providing an air layer 22 between the upper arm electrode 20a and the lower arm electrode 20b joined to the transistor 17a or 17b, Joule loss generated around the transistors 17a and 17b that generate a relatively large amount of heat. In addition, the concentration of heat generation can be reduced, and the heat-resistant life of the power module 6 can be improved.

また、空気層22を形成することで空気層22は断熱部として作用し、上アーム電極20aと下アーム電極20bとの間、および上アームP電極11と下アームN電極12との間における熱抵抗を高くすることができ、熱干渉を低減することができる。   Further, by forming the air layer 22, the air layer 22 acts as a heat insulating portion, and heat between the upper arm electrode 20 a and the lower arm electrode 20 b and between the upper arm P electrode 11 and the lower arm N electrode 12. Resistance can be increased and thermal interference can be reduced.

次に本発明の第2実施形態について図6、7を用いて説明する。図6は、本実施形態におけるパワーモジュール40を軸方向から見た図である。図7は、図6のA矢視図である。なお、図7においては説明のためにコイル5およびステータコア8を図示している。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a view of the power module 40 in the present embodiment as seen from the axial direction. FIG. 7 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. In FIG. 7, the coil 5 and the stator core 8 are shown for explanation.

第2実施形態については第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。   The second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment.

本実施形態では、スイッチング素子16a、16bの実装面裏側から実装面にかけて上アーム電極41aと下アーム電極41bとの間の距離が大きくなるように空気層42が形成される。つまり、空気層42を形成する上アーム電極41aの壁面44aと下アーム電極41bの壁面44bとは、スイッチング素子16a、16bの実装面裏側から実装面にかけて壁面44aと壁面44bとの距離が大きくなるテーパ形状となっている。これにより、AC電極43の熱拡散面積が広くなる。   In the present embodiment, the air layer 42 is formed so that the distance between the upper arm electrode 41a and the lower arm electrode 41b increases from the mounting surface back side to the mounting surface of the switching elements 16a and 16b. In other words, the wall surface 44a of the upper arm electrode 41a and the wall surface 44b of the lower arm electrode 41b forming the air layer 42 have a large distance between the wall surface 44a and the wall surface 44b from the mounting surface back side to the mounting surface of the switching elements 16a and 16b. Tapered shape. Thereby, the thermal diffusion area of the AC electrode 43 is widened.

なお、本実施形態では、上アーム電極41aの壁面44aと下アーム電極41bの壁面44bとをテーパ形状としているが、これに限られることはなく、熱拡散面積が広くなる形状であればよい。   In the present embodiment, the wall surface 44a of the upper arm electrode 41a and the wall surface 44b of the lower arm electrode 41b are tapered, but the present invention is not limited to this, and any shape can be used as long as the heat diffusion area is widened.

本発明の第2実施形態の効果について説明する。   The effect of 2nd Embodiment of this invention is demonstrated.

空気層42を形成する上アーム電極41aの壁面44a、下アーム電極41bの壁面44bにおいて、スイッチング素子16a、16bの実装面裏側から実装面にかけて上アーム電極41aと下アーム電極41bとの間の距離が大きくなるように空気層42を形成することで、AC電極43の熱拡散面積を大きくすることができ、パワーモジュール40の耐熱寿命を向上することができる。   On the wall surface 44a of the upper arm electrode 41a and the wall surface 44b of the lower arm electrode 41b forming the air layer 42, the distance between the upper arm electrode 41a and the lower arm electrode 41b from the mounting surface back side to the mounting surface of the switching elements 16a and 16b. By forming the air layer 42 so as to increase, the heat diffusion area of the AC electrode 43 can be increased, and the heat-resistant life of the power module 40 can be improved.

また、空気層となる空気層22の代わりに、高電気抵抗部として上アーム電極20a、41a、下アーム電極20b、41bおよび連結電極21よりも電気抵抗が大きい部材、例えばアルミニウムなど設けることもできる。   In addition, instead of the air layer 22 serving as an air layer, a member having a higher electric resistance than the upper arm electrodes 20a and 41a, the lower arm electrodes 20b and 41b, and the connecting electrode 21, such as aluminum, can be provided as the high electric resistance portion. .

また、上記実施形態は、パワーモジュール6、40を、シャフト2の径方向に延びるように配置し、スイッチング素子16a、16bを径方向に沿って配置したが、シャフト2の軸方向に配置してもよい。この場合には、パワーモジュール6、40は、インナーロータ型のモータではステータ外周側面に、アウターロータ型のモータではステータ内周側面に配置される。   In the above embodiment, the power modules 6 and 40 are arranged so as to extend in the radial direction of the shaft 2, and the switching elements 16 a and 16 b are arranged along the radial direction, but are arranged in the axial direction of the shaft 2. Also good. In this case, the power modules 6 and 40 are arranged on the stator outer peripheral side in the case of the inner rotor type motor, and on the inner peripheral side of the stator in the case of the outer rotor type motor.

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。   It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and improvements that can be made within the scope of the technical idea.

1 機電一体型の回転電機(モータ)
4 ステータ
5 コイル
6、40 パワーモジュール
11 上アームP電極(第1の通電部材)
12 下アームN電極(第2の通電部材)
13、43 AC電極(第3の通電部材)
16a、16b スイッチング素子(第1の半導体素子、第2の半導体素子)
17a、17b トランジスタ
18a、18b ダイオード
20a、41a 上アーム電極
20b、41b 下アーム電極
21 連結電極
22、42 空気層(高電気抵抗部)
1 Mechanical and electrical integrated rotating electrical machine (motor)
4 Stator 5 Coil 6, 40 Power module 11 Upper arm P electrode (first energizing member)
12 Lower arm N electrode (second energizing member)
13, 43 AC electrode (third energizing member)
16a, 16b switching element (first semiconductor element, second semiconductor element)
17a, 17b Transistor 18a, 18b Diode 20a, 41a Upper arm electrode 20b, 41b Lower arm electrode 21 Connection electrode 22, 42 Air layer (high electric resistance part)

Claims (5)

ステータに巻かれたコイルの近傍に配置され、前記コイルと電気的に接続するパワーモジュールにおいて、
第1の半導体素子と、
前記第1の半導体素子に積層された第1の通電部材と、
第2の半導体素子と、
前記第2の半導体素子に積層された第2の通電部材と、
前記第1の半導体素子および前記第2の半導体素子を挟んで、前記第1の通電部材および前記第2の通電部材の反対側に積層された第3の通電部材とを備え、
前記第3の通電部材は、積層方向から見た場合に前記第1の通電部材と前記第2の通電部材との間となる位置に、前記第3の通電部材よりも電気抵抗値が高い高電気抵抗部を備えることを特徴とするパワーモジュール。
In the power module that is arranged in the vicinity of the coil wound around the stator and is electrically connected to the coil,
A first semiconductor element;
A first current-carrying member laminated on the first semiconductor element;
A second semiconductor element;
A second energization member laminated on the second semiconductor element;
A third energization member laminated on the opposite side of the first energization member and the second energization member across the first semiconductor element and the second semiconductor element;
The third current-carrying member has a higher electrical resistance value than the third current-carrying member at a position between the first current-carrying member and the second current-carrying member when viewed from the stacking direction. A power module comprising an electrical resistance unit.
前記第3の通電部材は、
前記第1の半導体素子と電気的に接続する上アーム電極と、
前記第2の半導体素子と電気的に接続する下アーム電極と、
前記上アーム電極と前記下アーム電極とを連結する連結電極とを備え、
前記連結電極における連結方向と直交する方向の前記連結電極の幅は、前記上アーム電極および前記下アーム電極における電流の主電流方向と直交する方向の前記上アーム電極の幅および前記下アーム電極の幅以上であることを特徴とする請求項1に記載のパワーモジュール。
The third energizing member is
An upper arm electrode electrically connected to the first semiconductor element;
A lower arm electrode electrically connected to the second semiconductor element;
A connection electrode for connecting the upper arm electrode and the lower arm electrode;
The width of the connection electrode in the direction orthogonal to the connection direction of the connection electrode is such that the width of the upper arm electrode in the direction orthogonal to the main current direction of the current in the upper arm electrode and the lower arm electrode and the width of the lower arm electrode The power module according to claim 1, wherein the power module is not less than a width.
前記第1の半導体素子と前記第2の半導体素子とは、トランジスタとダイオードとを前記ステータの径方向または軸方向に配列して構成され、
前記高電気抵抗部は、少なくとも前記トランジスタに積層される前記上アーム電極と前記下アーム電極との間に形成されることを特徴とする請求項2に記載のパワーモジュール。
The first semiconductor element and the second semiconductor element are configured by arranging transistors and diodes in a radial direction or an axial direction of the stator,
The power module according to claim 2, wherein the high electrical resistance portion is formed at least between the upper arm electrode and the lower arm electrode stacked on the transistor.
前記高電気抵抗部は、前記第1の半導体素子および前記第2の半導体素子の実装面裏側から実装面に向けて前記高電気抵抗部が広がるように形成されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載のパワーモジュール。   The high electrical resistance portion is formed so that the high electrical resistance portion spreads from the back side of the mounting surface of the first semiconductor element and the second semiconductor element toward the mounting surface. The power module according to any one of 3 to 3. 前記高電気抵抗部は、空気層であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載のパワーモジュール。   The power module according to claim 1, wherein the high electrical resistance portion is an air layer.
JP2010166838A 2010-07-26 2010-07-26 Power module Pending JP2012028605A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010166838A JP2012028605A (en) 2010-07-26 2010-07-26 Power module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010166838A JP2012028605A (en) 2010-07-26 2010-07-26 Power module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012028605A true JP2012028605A (en) 2012-02-09

Family

ID=45781174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010166838A Pending JP2012028605A (en) 2010-07-26 2010-07-26 Power module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012028605A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4699961B2 (en) Rotating electrical machine coil and manufacturing method thereof, and rotating electrical machine and manufacturing method thereof
US8115361B2 (en) Coil assembly for electrical rotating machine, stator for electrical rotating machine, and electrical rotating machine
JP5214064B2 (en) Inverter integrated drive module
JP6371001B2 (en) Power converter
US20210234415A1 (en) Rotating electric machine
JP5885179B2 (en) Mechanical and electric rotating machine
JP5634618B2 (en) Rotating electric machine
JP5569289B2 (en) Rotating electric machine stator
JP2015116040A (en) Power conversion device
JP4581352B2 (en) Winding terminal connection structure
KR101930391B1 (en) Electronic device
JP5516187B2 (en) Power converter
JP2009038904A (en) Stator
JP6485705B2 (en) Power converter and rotating electric machine
JP2008206302A (en) Stator
JP2018026483A (en) Semiconductor module and semiconductor device
JP2012028605A (en) Power module
JP4229947B2 (en) Control device-integrated rotating electrical machine and method for manufacturing the same
JP3972855B2 (en) Inverter module
JP2019054632A (en) Rotary electric machine
JP7019092B2 (en) Element module
KR20190032792A (en) Motor
JP2023174374A (en) Mechanical and electrical integrated motor unit
JP2017201867A (en) Control device integrated rotary electric machine
JP2010041849A (en) Rotating electrical machine