JP2013089828A - Semiconductor module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電源の低圧側端子と高圧側端子の間に接続して用いられる半導体モジュールに関する。 The present invention relates to a semiconductor module used by being connected between a low voltage side terminal and a high voltage side terminal of a DC power supply.
直流電圧を変圧して出力するコンバータ、直流電圧と交流電圧の間で変換して出力するインバータを構成するために半導体モジュールが利用されており、その一例が特許文献１に開示されている。 A semiconductor module is used to construct a converter that transforms and outputs a DC voltage, and an inverter that converts between a DC voltage and an AC voltage, and an example thereof is disclosed in Patent Document 1.
この種の半導体モジュールでは、部品点数が少ない簡素な構成が望まれている。本明細書では、簡素な構成の半導体モジュールを提供することを目的としている。 In this type of semiconductor module, a simple configuration with a small number of parts is desired. An object of the present specification is to provide a semiconductor module having a simple configuration.
本明細書で開示される半導体モジュールは、直流電源の低圧側端子と高圧側端子の間に接続して用いられる。半導体モジュールは、第１構造体と第２構造体を備えている。第１構造体は、第１基板と第１出力バスバーと低圧側バスバーと第１スイッチング素子を有している。第１出力バスバーは、第１基板上に設けられているとともに出力が提供される。低圧側バスバーは、第１基板上に設けられているとともに低圧側端子に電気的に接続される。第１スイッチング素子は、第１出力バスバーと低圧側バスバーの間に設けられている。第２構造体は、第２基板と第２出力バスバーと高圧側バスバーと第２スイッチング素子を有している。第２出力バスバーは、第２基板上に設けられているとともに出力が提供される。高圧側バスバーは、第２基板上に設けられているとともに高圧側端子に電気的に接続される。第２スイッチング素子は、第２出力バスバーと高圧側バスバーの間に設けられている。第１出力バスバーと第２出力バスバーが電気的に接続される。本明細書で開示される半導体モジュールでは、第１構造体と第２構造体が共通形態であることを特徴としている。ここで、第１出力バスバーと高圧側バスバーが共通形態であり、低圧側バスバーと第２出力バスバーが共通形態である。換言すれば、上記態様の半導体モジュールでは、第１出力バスバーと高圧側バスバーを共通形態とし、低圧側バスバーと第２出力バスバーを共通形態とすることで、第１構造体と第２構造体を共通形態とすることができる。上記態様の半導体モジュールは、１種類の構造体を用意することで構築することができる。上記態様の半導体モジュールは、部品点数が少ない簡素な構成である。 The semiconductor module disclosed in this specification is used by being connected between a low voltage side terminal and a high voltage side terminal of a DC power supply. The semiconductor module includes a first structure and a second structure. The first structure includes a first substrate, a first output bus bar, a low-voltage bus bar, and a first switching element. The first output bus bar is provided on the first substrate and provides an output. The low voltage side bus bar is provided on the first substrate and is electrically connected to the low voltage side terminal. The first switching element is provided between the first output bus bar and the low voltage side bus bar. The second structure includes a second substrate, a second output bus bar, a high voltage side bus bar, and a second switching element. The second output bus bar is provided on the second substrate and provides an output. The high voltage side bus bar is provided on the second substrate and is electrically connected to the high voltage side terminal. The second switching element is provided between the second output bus bar and the high voltage side bus bar. The first output bus bar and the second output bus bar are electrically connected. The semiconductor module disclosed in this specification is characterized in that the first structure and the second structure are in a common form. Here, the first output bus bar and the high-pressure side bus bar have a common form, and the low-pressure side bus bar and the second output bus bar have a common form. In other words, in the semiconductor module of the above aspect, the first output bus bar and the high pressure side bus bar are made common, and the low pressure side bus bar and the second output bus bar are made common, so that the first structure and the second structure can be made. It can be a common form. The semiconductor module of the above aspect can be constructed by preparing one type of structure. The semiconductor module of the above aspect has a simple configuration with a small number of parts.
第１構造体では、第１出力バスバーの少なくとも一部が第１基板に接触しており、低圧側バスバーの少なくとも一部が第１基板に接触していてもよい。第２構造体では、第２出力バスバーの少なくとも一部が第２基板に接触しており、高圧側バスバーの少なくとも一部が第２基板に接触していてもよい。上記態様の半導体モジュールでは、第１スイッチング素子で発生した熱が、第１出力バスバーと低圧側バスバーの双方を介して第１基板に放熱される。また、第２スイッチング素子で発生した熱は、第２出力バスバーと高圧側バスバーの双方を介して第２基板に放熱される。上記態様の半導体モジュールでは、第１構造体と第２構造体のそれぞれにおいて、スイッチング素子で発生した熱を基板にまで伝熱させる経路が２つ設けられており、スイッチング素子で発生した熱を効率良く基板に伝熱させることができる。 In the first structure, at least a part of the first output bus bar may be in contact with the first substrate, and at least a part of the low-pressure bus bar may be in contact with the first substrate. In the second structure, at least a part of the second output bus bar may be in contact with the second substrate, and at least a part of the high-voltage side bus bar may be in contact with the second substrate. In the semiconductor module of the above aspect, the heat generated by the first switching element is radiated to the first substrate through both the first output bus bar and the low-voltage bus bar. Further, the heat generated by the second switching element is radiated to the second substrate through both the second output bus bar and the high-voltage side bus bar. In the semiconductor module of the above aspect, each of the first structure and the second structure is provided with two paths for transferring the heat generated in the switching element to the substrate, and the heat generated in the switching element is efficiently used. Heat can be transferred to the substrate well.
第１構造体と第２構造体は、低圧側バスバーと高圧側バスバーが対向するとともに、第１出力バスバーと第２出力バスバーが対向するように積層されていてもよい。この態様の半導体モジュールでは、低圧側バスバーと高圧側バスバーが対向しているので、低圧側バスバーを流れる電流と高圧側バスバーを流れる電流が逆向きとなり、寄生インダクタンスが減少する。 The first structure and the second structure may be stacked such that the low-pressure side bus bar and the high-pressure side bus bar face each other, and the first output bus bar and the second output bus bar face each other. In the semiconductor module of this aspect, since the low-voltage bus bar and the high-voltage bus bar are opposed to each other, the current flowing through the low-voltage bus bar and the current flowing through the high-voltage bus bar are reversed, and the parasitic inductance is reduced.
第１構造体では、第１出力バスバーの一部、第１スイッチング素子、低圧側バスバーの一部が第１基板の表面からこの順で積層してもよい。また、第２構造体では、高圧側バスバーの一部、第２スイッチング素子、第２出力バスバーの一部が第２基板の表面からこの順で積層していてもよい。この態様の半導体モジュールでは、第１スイッチング素子のアノードが第１基板側に配置され、第２スイッチング素子のアノードが第２基板側に配置されている。ここで、スイッチング素子のアノードには、スイッチング素子がＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）の場合のコレクタ、スイッチング素子がＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）の場合のドレインも含む。 In the first structure, a part of the first output bus bar, the first switching element, and a part of the low-voltage bus bar may be laminated in this order from the surface of the first substrate. In the second structure, a part of the high-voltage side bus bar, the second switching element, and a part of the second output bus bar may be laminated in this order from the surface of the second substrate. In the semiconductor module of this aspect, the anode of the first switching element is disposed on the first substrate side, and the anode of the second switching element is disposed on the second substrate side. Here, the anode of the switching element includes a collector when the switching element is an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and a drain when the switching element is a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
スイッチング素子のアノードが基板側に配置される態様の半導体モジュールは、低圧側バスバーと高圧側バスバーとの間に設けられているコンデンサをさらに備えていてもよい。この場合、低圧側バスバーは、第１スイッチング素子と接触する部位とコンデンサと接触する部位の間に屈曲部を有し、その屈曲部の存在する部位が第１基板に接触しているのが望ましい。また、高圧側バスバーは、第２スイッチング素子と接触する部位とコンデンサと接触する部位の間に突出部を有し、その突出部の存在する部位が第２基板に接触しているのが望ましい。低圧側バスバーの屈曲部の存在する部位が第１基板に接触していると、第１スイッチング素子からコンデンサに向けて低圧側バスバーを介して伝熱される熱のうちの一部が、屈曲部の存在する部位で第１基板に放熱される。また、高圧側バスバーの突出部の存在する部位が第２基板に接触していると、第２スイッチング素子からコンデンサに向けて高圧側バスバーを介して伝熱される熱のうちの一部が、突出部の存在する部位で第２基板に放熱される。この態様の半導体モジュールは、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子で発生した熱がコンデンサにまで伝熱されるのを抑えることができる。 The semiconductor module in which the anode of the switching element is disposed on the substrate side may further include a capacitor provided between the low voltage side bus bar and the high voltage side bus bar. In this case, it is desirable that the low-voltage bus bar has a bent portion between a portion that contacts the first switching element and a portion that contacts the capacitor, and the portion where the bent portion exists is in contact with the first substrate. . Moreover, it is desirable that the high voltage side bus bar has a protruding portion between a portion in contact with the second switching element and a portion in contact with the capacitor, and the portion where the protruding portion exists is in contact with the second substrate. When the portion where the bent portion of the low-voltage bus bar is in contact with the first substrate, a part of the heat transferred from the first switching element to the capacitor via the low-voltage bus bar is Heat is radiated to the first substrate at the existing site. Further, when the portion where the protruding portion of the high-voltage side bus bar is in contact with the second substrate, a part of the heat transferred from the second switching element toward the capacitor via the high-voltage side bus bar is projected. The heat is radiated to the second substrate at the part where the part exists. The semiconductor module of this aspect can suppress the heat generated in the first switching element and the second switching element from being transferred to the capacitor.
第１構造体では、低圧側バスバーの一部、第１スイッチング素子、第１出力バスバーの一部が第１基板の表面からこの順で積層してもよい。また、第２構造体では、第２出力バスバーの一部、第２スイッチング素子、高圧側バスバーの一部が第２基板の表面からこの順で積層してもよい。この態様の半導体モジュールでは、第１スイッチング素子のカソードが第１基板側に配置され、第２スイッチング素子のカソードが第２基板側に配置される。ここで、スイッチング素子のカソードには、スイッチング素子がＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）の場合のエミッタ、スイッチング素子がＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）の場合のソースも含む。 In the first structure, a part of the low-voltage bus bar, the first switching element, and a part of the first output bus bar may be laminated in this order from the surface of the first substrate. In the second structure, a part of the second output bus bar, the second switching element, and a part of the high-voltage bus bar may be laminated in this order from the surface of the second substrate. In the semiconductor module of this aspect, the cathode of the first switching element is disposed on the first substrate side, and the cathode of the second switching element is disposed on the second substrate side. Here, the cathode of the switching element includes an emitter when the switching element is an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and a source when the switching element is a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
スイッチング素子のカソードが基板側に配置される態様の半導体モジュールは、低圧側バスバーと高圧側バスバーとの間に設けられているコンデンサをさらに備えていてもよい。この場合、低圧側バスバーは、第１スイッチング素子と接触する部位とコンデンサと接触する部位の間に突出部を有し、その突出部の存在する部位が第１基板に接触しているのが望ましい。また、高圧側バスバーは、第２スイッチング素子と接触する部位とコンデンサと接触する部位の間に屈曲部を有し、その屈曲部の存在する部位が第２基板に接触しているのが望ましい。低圧側バスバーの突出部の存在する部位が第１基板に接触していると、第１スイッチング素子からコンデンサに向けて低圧側バスバーを介して伝熱される熱のうちの一部が、突出部の存在する部位を介して第１基板に放熱される。また、高圧側バスバーの屈曲部の存在する部位が第２基板に接触していると、第２スイッチング素子からコンデンサに向けて高圧側バスバーを介して伝熱される熱のうちの一部が、屈曲部の存在する部位を介して第２基板に放熱される。この態様の半導体モジュールは、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子で発生した熱がコンデンサにまで伝熱されるのを抑えることができる。 The semiconductor module in which the cathode of the switching element is arranged on the substrate side may further include a capacitor provided between the low voltage side bus bar and the high voltage side bus bar. In this case, it is desirable that the low-voltage bus bar has a protruding portion between the portion that contacts the first switching element and the portion that contacts the capacitor, and the portion where the protruding portion exists is in contact with the first substrate. . In addition, the high-voltage bus bar preferably has a bent portion between a portion that contacts the second switching element and a portion that contacts the capacitor, and the portion where the bent portion exists is in contact with the second substrate. When the portion where the protruding portion of the low-voltage bus bar is in contact with the first substrate, a part of the heat transferred from the first switching element to the capacitor via the low-voltage bus bar is Heat is radiated to the first substrate through the existing portion. Further, when the portion where the bent portion of the high-voltage bus bar is in contact with the second substrate, a part of the heat transferred from the second switching element toward the capacitor via the high-voltage bus bar is bent. The heat is radiated to the second substrate through the portion where the portion exists. The semiconductor module of this aspect can suppress the heat generated in the first switching element and the second switching element from being transferred to the capacitor.
本明細書で開示される半導体モジュールは、部品点数が少ない簡素な構成である。 The semiconductor module disclosed in this specification has a simple configuration with a small number of parts.
本願明細書で開示される技術の特徴を整理しておく。
（第１特徴）本明細書で開示される半導体モジュールは、直流電源の低圧側端子と高圧側端子の間に接続して用いられ、直流電圧をスイッチングして出力を提供する。典型的には、本明細書で開示される半導体モジュールは、直流電圧を変圧して出力するコンバータ、直流電圧と交流電圧の間で変換して出力するインバータを構成するために用いられる。
（第２特徴）本明細書で開示される半導体モジュールは、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子を備えている。第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の半導体材料は特に限定されないが、一例では、シリコン（Ｓｉ）、炭化珪素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）が含まれる。第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の種類は特に限定されないが、一例では、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）が含まれる。また、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子は、還流ダイオードを含むモノリシックＩＣとして構成されていてもよい。
（第３特徴）本明細書で開示される半導体モジュールの基板は、放熱機能を有するのが望ましい。典型的には、基板は、ヒートスプレッダ、ヒートシンクを有する冷却器であるのが望ましい。
The features of the technology disclosed in this specification will be summarized.
(First Feature) The semiconductor module disclosed in this specification is used by being connected between a low voltage side terminal and a high voltage side terminal of a DC power supply, and provides an output by switching a DC voltage. Typically, the semiconductor module disclosed in this specification is used to configure a converter that transforms and outputs a DC voltage, and an inverter that converts and outputs a DC voltage and an AC voltage.
(Second Feature) The semiconductor module disclosed in this specification includes a first switching element and a second switching element. The semiconductor material of the first switching element and the second switching element is not particularly limited, and examples thereof include silicon (Si), silicon carbide (SiC), or gallium nitride (GaN). The types of the first switching element and the second switching element are not particularly limited, but examples include IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). Further, the first switching element and the second switching element may be configured as a monolithic IC including a freewheeling diode.
(Third Feature) It is desirable that the substrate of the semiconductor module disclosed in this specification has a heat dissipation function. Typically, the substrate is desirably a cooler having a heat spreader and a heat sink.
図１に示されるように、半導体モジュール１０は、直流電源１１と交流モータ１３の間に接続されたインバータ回路を構成している。半導体モジュール１０は、直流電源１１から供給される直流電圧をスイッチングすることにより、その直流電圧を交流電圧に変換して交流モータ１３に供給する。 As shown in FIG. 1, the semiconductor module 10 constitutes an inverter circuit connected between a DC power supply 11 and an AC motor 13. The semiconductor module 10 switches the DC voltage supplied from the DC power supply 11 to convert the DC voltage into an AC voltage and supplies the AC voltage to the AC motor 13.
半導体モジュール１０は、直流電源の低圧側端子１１Ｎに接続可能に構成される低圧側配線１４Ｎと、直流電源１１の高圧側端子１１Ｐに接続可能に構成される高圧側配線１４Ｐと、一端が低圧側配線１４Ｎに接続されるとともに他端が高圧側配線１４Ｐに接続される整流用の平滑コンデンサ１２と、低圧側配線１４Ｎと高圧側配線１４Ｐの間で並列に接続されている３つの相アーム１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗを備えている。 The semiconductor module 10 includes a low voltage side wiring 14N configured to be connectable to the low voltage side terminal 11N of the DC power supply, a high voltage side wiring 14P configured to be connectable to the high voltage side terminal 11P of the DC power supply 11, and one end at the low voltage side. A rectifying smoothing capacitor 12 connected to the wiring 14N and having the other end connected to the high-voltage side wiring 14P, and three phase arms 10U connected in parallel between the low-voltage side wiring 14N and the high-voltage side wiring 14P, 10V, 10W.
Ｕ相アーム１０Ｕは、低圧側配線１４Ｎと高圧側配線１４Ｐの間で直列に接続された第１スイッチング素子ＳＷ１と第２スイッチング素子ＳＷ２を有しており、第１スイッチング素子ＳＷ１には第１還流ダイオードＤ１が並列に接続されており、第２スイッチング素子ＳＷ２には第２還流ダイオードＤ２が並列に接続されている。Ｕ相出力配線Ｕoutの一端が第１スイッチング素子ＳＷ１と第２スイッチング素子ＳＷ２の接続点に接続されており、Ｕ相出力配線Ｕoutの他端が交流モータ１３に接続されている。Ｖ相アーム１０Ｖは、低圧側配線１４Ｎと高圧側配線１４Ｐの間で直列に接続された第３スイッチング素子ＳＷ３と第４スイッチング素子ＳＷ４を有しており、第３スイッチング素子ＳＷ３には第３還流ダイオードＤ３が並列に接続されており、第４スイッチング素子ＳＷ４には第４還流ダイオードＤ４が並列に接続されている。Ｖ相出力配線Ｖoutの一端が第３スイッチング素子ＳＷ３と第４スイッチング素子ＳＷ４の接続点に接続されており、Ｖ相出力配線Ｖoutの他端が交流モータ１３に接続されている。Ｗ相アーム１０Ｗは、低圧側配線１４Ｎと高圧側配線１４Ｐの間で直列に接続された第５スイッチング素子ＳＷ５と第６スイッチング素子ＳＷ６を有しており、第５スイッチング素子ＳＷ５には第５還流ダイオードＤ５が並列に接続されており、第６スイッチング素子ＳＷ６には第６還流ダイオードＤ６が並列に接続されている。Ｗ相出力配線Ｗoutの一端が第５スイッチング素子ＳＷ５と第６スイッチング素子ＳＷ６の接続点に接続されており、Ｗ相出力配線Ｗoutの他端が交流モータ１３に接続されている。一例として、本実施例では、スイッチング素子ＳＷ１〜６にはＩＧＢＴが用いられており、還流ダイオードＤ１〜６にはショットキーダイオードが用いられている。 The U-phase arm 10U includes a first switching element SW1 and a second switching element SW2 connected in series between the low-voltage side wiring 14N and the high-voltage side wiring 14P, and the first switching element SW1 includes a first reflux element. A diode D1 is connected in parallel, and a second free-wheeling diode D2 is connected in parallel to the second switching element SW2. One end of the U-phase output wiring Uout is connected to a connection point between the first switching element SW1 and the second switching element SW2, and the other end of the U-phase output wiring Uout is connected to the AC motor 13. The V-phase arm 10V has a third switching element SW3 and a fourth switching element SW4 connected in series between the low-voltage side wiring 14N and the high-voltage side wiring 14P, and the third switching element SW3 has a third reflux element. A diode D3 is connected in parallel, and a fourth free-wheeling diode D4 is connected in parallel to the fourth switching element SW4. One end of the V-phase output wiring Vout is connected to the connection point of the third switching element SW3 and the fourth switching element SW4, and the other end of the V-phase output wiring Vout is connected to the AC motor 13. The W-phase arm 10W includes a fifth switching element SW5 and a sixth switching element SW6 connected in series between the low-voltage side wiring 14N and the high-voltage side wiring 14P, and the fifth switching element SW5 includes a fifth reflux element. A diode D5 is connected in parallel, and a sixth freewheeling diode D6 is connected in parallel to the sixth switching element SW6. One end of the W-phase output wiring Wout is connected to the connection point of the fifth switching element SW5 and the sixth switching element SW6, and the other end of the W-phase output wiring Wout is connected to the AC motor 13. As an example, in the present embodiment, IGBTs are used for the switching elements SW1 to SW6, and Schottky diodes are used for the free wheel diodes D1 to D6.
以下、Ｕ相アーム１０Ｕの形態を詳細に説明するが、他のＶ相アーム１０ＶとＷ相アーム１０Ｗも同様の形態を備えている。例えば、半導体モジュール１０は、以下で説明するＵ相アーム１０Ｕと同様のものを３つ用意し、それらを縦方向に積層して構成してもよく、それらを面方向に並べて構成してもよい。半導体モジュール１０は、以下で説明する基本ユニットを利用して様々な形態に構築することができる。なお、第１スイッチング素子ＳＷ１と第１還流ダイオードＤ１はモノリシックＩＣとして構成されており、第２スイッチング素子ＳＷ２と第２還流ダイオードＤ２もモノリシックＩＣとして構成されている。以下では、第１スイッチング素子ＳＷ１と第１還流ダイオードＤ１を含むモノリシックＩＣを第１スイッチング素子ＳＷ１として記載し、第２スイッチング素子ＳＷ２と第２還流ダイオードＤ２を含むモノリシックＩＣを第２スイッチング素子ＳＷ２として記載する。 Hereinafter, although the form of the U-phase arm 10U will be described in detail, the other V-phase arm 10V and the W-phase arm 10W have the same form. For example, the semiconductor module 10 may be configured by preparing three components similar to the U-phase arm 10U described below and stacking them in the vertical direction, or arranging them in the plane direction. . The semiconductor module 10 can be constructed in various forms using basic units described below. The first switching element SW1 and the first freewheeling diode D1 are configured as a monolithic IC, and the second switching element SW2 and the second freewheeling diode D2 are also configured as a monolithic IC. Hereinafter, a monolithic IC including the first switching element SW1 and the first free-wheeling diode D1 will be described as the first switching element SW1, and a monolithic IC including the second switching element SW2 and the second free-wheeling diode D2 will be described as the second switching element SW2. Describe.
図２及び図３に示されるように、Ｕ相アーム１０Ｕは、第１構造体１０Ｕａと第２構造体１０Ｕｂを備えている。第１構造体１０Ｕａは、Ｕ相アーム１０Ｕのうちの低圧側（下側）に対応している。第２構造体１０Ｕｂは、Ｕ相アーム１０Ｕのうちの高圧側（上側）に対応している。 2 and 3, the U-phase arm 10U includes a first structure 10Ua and a second structure 10Ub. The first structure 10Ua corresponds to the low-pressure side (lower side) of the U-phase arm 10U. Second structure 10Ub corresponds to the high-pressure side (upper side) of U-phase arm 10U.
図３に示されるように、第１構造体１０Ｕａと第２構造体１０Ｕｂは、ｚ軸回りに１８０度回転して示されているものの、共通の形態を備えていることを特徴としている。第１構造体１０Ｕａと第２構造体１０Ｕｂはいずれも、基板２０（以下、便宜の上で、第１構造体１０Ｕａの基板２０を「第１基板」といい、第２構造体１０Ｕｂの基板２０を第２基板ということがある）を備えている。基板２０は、放熱部２２と絶縁部２４を有している。放熱部２２は、例えば、熱伝導率の高い金属で構成されたヒートスプレッダー、又はヒートシンクを含む冷却器である。絶縁部２４は、例えば、アルミニウムの金属層２４ａと窒化アルミニウムの絶縁層２４ｂとアルミニウムの回路層２４ｃが放熱部２２の表面からこの順で積層された絶縁基板である。絶縁部２４は、放熱部２２の表面にロウ付けにより固定されている。 As shown in FIG. 3, the first structure 10Ua and the second structure 10Ub are shown rotated by 180 degrees around the z axis, but are characterized by having a common form. The first structure 10Ua and the second structure 10Ub are both substrates 20 (hereinafter, for convenience, the substrate 20 of the first structure 10Ua is referred to as a “first substrate”, and the substrate 20 of the second structure 10Ub. May be referred to as a second substrate). The substrate 20 has a heat radiating portion 22 and an insulating portion 24. The heat radiation part 22 is a cooler including a heat spreader made of a metal having high thermal conductivity or a heat sink, for example. The insulating part 24 is, for example, an insulating substrate in which an aluminum metal layer 24a, an aluminum nitride insulating layer 24b, and an aluminum circuit layer 24c are laminated in this order from the surface of the heat dissipation part 22. The insulating part 24 is fixed to the surface of the heat radiating part 22 by brazing.
図３に示されるように、第１構造体１０Ｕａは、第１出力バスバーＵout１と低圧側バスバー１０Ｎと第１スイッチング素子ＳＷ１を有している。第１出力バスバーＵout１は、第１基板２０上に設けられており、ｘ軸に長手方向を有する概ね平板形状である。第１出力バスバーＵout１は、Ｕ相出力配線Ｕout（図１参照）に電気的に接続される。低圧側バスバー１０Ｎは、第１基板２０上に設けられており、ｘ軸に長手方向を有する概ね平板形状である。低圧側バスバー１０Ｎは、低圧側配線１４Ｎ（図１参照）に電気的に接続される。第１出力バスバーＵout１と低圧側バスバー１０Ｎは、ｘ軸方向において、第１基板２０から反対向きに延出している。第１出力バスバーＵout１と低圧側バスバー１０Ｎの材料には、一例として銅（Ｃｕ）が用いられてもよい。第１スイッチング素子ＳＷ１は、第１出力バスバーＵout１と低圧側バスバー１０Ｎに間に設けられている。なお、第１スイッチング素子ＳＷ１のゲート電極用のバスバーの図示は省略されているが、他のバスバーとの干渉を避けるために、他のバスバーとは異なる方向（この例では、ｙ軸方向）に沿って第１基板２０から延出するように設けられるのが望ましい。 As shown in FIG. 3, the first structure 10Ua includes a first output bus bar Uout1, a low-voltage bus bar 10N, and a first switching element SW1. The first output bus bar Uout1 is provided on the first substrate 20 and has a substantially flat plate shape having a longitudinal direction on the x-axis. The first output bus bar Uout1 is electrically connected to the U-phase output wiring Uout (see FIG. 1). The low-pressure bus bar 10N is provided on the first substrate 20 and has a substantially flat plate shape having a longitudinal direction on the x-axis. The low-voltage side bus bar 10N is electrically connected to the low-voltage side wiring 14N (see FIG. 1). The first output bus bar Uout1 and the low-pressure bus bar 10N extend in the opposite direction from the first substrate 20 in the x-axis direction. For example, copper (Cu) may be used as the material of the first output bus bar Uout1 and the low-pressure bus bar 10N. The first switching element SW1 is provided between the first output bus bar Uout1 and the low-voltage bus bar 10N. In addition, although illustration of the bus bar for gate electrodes of the first switching element SW1 is omitted, in order to avoid interference with other bus bars, the direction is different from the other bus bars (in this example, the y-axis direction). It is desirable to be provided so as to extend from the first substrate 20 along.
図３に示されるように、第２構造体１０Ｕｂは、第２出力バスバーＵout２と高圧側バスバー１０Ｐと第２スイッチング素子ＳＷ２を有している。第２出力バスバーＵout２は、第２基板２０上に設けられており、ｘ軸に長手方向を有する概ね平板形状である。第２出力バスバーＵout２は、Ｕ相出力配線Ｕout（図１参照）に電気的に接続される。高圧側バスバー１０Ｐは、第２基板２０上に設けられており、ｘ軸に長手方向を有する概ね平板形状である。高圧側バスバー１０Ｐは、高圧側配線１４Ｐ（図１参照）に電気的に接続される。第２出力バスバーＵout２と高圧側バスバー１０Ｐは、ｘ軸方向において、第２基板２０から反対向きに延出している。第２出力バスバーＵout２と高圧側バスバー１０Ｐの材料には、一例として銅（Ｃｕ）が用いられてもよい。第２スイッチング素子ＳＷ２は、第２出力バスバーＵout２と高圧側バスバー１０Ｐに間に設けられている。なお、第２スイッチング素子ＳＷ２のゲート電極用のバスバーの図示は省略されているが、他のバスバーとの干渉を避けるために、他のバスバーとは異なる方向（この例では、ｙ軸方向）に沿って第２基板２０から延出するように設けられるのが望ましい。 As shown in FIG. 3, the second structure 10Ub includes a second output bus bar Uout2, a high-voltage bus bar 10P, and a second switching element SW2. The second output bus bar Uout2 is provided on the second substrate 20 and has a substantially flat plate shape having a longitudinal direction on the x axis. The second output bus bar Uout2 is electrically connected to the U-phase output wiring Uout (see FIG. 1). The high-pressure bus bar 10P is provided on the second substrate 20 and has a substantially flat plate shape having a longitudinal direction on the x-axis. The high voltage side bus bar 10P is electrically connected to the high voltage side wiring 14P (see FIG. 1). The second output bus bar Uout2 and the high-pressure bus bar 10P extend in the opposite direction from the second substrate 20 in the x-axis direction. For example, copper (Cu) may be used as the material of the second output bus bar Uout2 and the high-pressure side bus bar 10P. The second switching element SW2 is provided between the second output bus bar Uout2 and the high voltage side bus bar 10P. Note that the bus bar for the gate electrode of the second switching element SW2 is not shown, but in order to avoid interference with other bus bars, the direction is different from the other bus bars (in this example, the y-axis direction). It is desirable to be provided so as to extend from the second substrate 20 along.
図３に示されるように、第１構造体１０Ｕａの第１出力バスバーＵout１と第２構造体１０Ｕｂの高圧側バスバー１０Ｐが共通形態である。第１出力バスバーＵout１と高圧側バスバー１０Ｐはそれぞれ、ｚ軸に突出する突出部３２を有しており、その突出部３２がｘ軸に長手方向を有する平板部から突出するように構成されている。第１構造体１０Ｕａの低圧側バスバー１０Ｎと第２構造体１０Ｕｂの第２出力バスバーＵout２が共通形態である。低圧側バスバー１０Ｎと第２出力バスバーＵout２はそれぞれ、屈曲部３４を有しており、その屈曲部３４によってｘ軸に長手方向を有する２枚の平板部がｚ軸方向にオフセットされるように構成されている。図２及び図３に示されるように、Ｕ相アーム１０Ｕは、図３の状態から第２構造体１０Ｕｂをｘ軸回りに１８０度回転させて第１構造体１０Ｕａ上に積層して構築される。これにより、第１構造体１０Ｕａの第１出力バスバーＵout１と第２構造体１０Ｕｂの第２出力バスバーＵout２がｚ軸方向に対向する。さらに、第１構造体１０Ｕａの低圧側バスバー１０Ｎと第２構造体１０Ｕｂの高圧側バスバー１０Ｐがｚ軸方向に対向する。 As shown in FIG. 3, the first output bus bar Uout1 of the first structure 10Ua and the high-pressure bus bar 10P of the second structure 10Ub are common forms. Each of the first output bus bar Uout1 and the high-pressure side bus bar 10P has a protruding portion 32 protruding in the z-axis, and the protruding portion 32 is configured to protrude from a flat plate portion having a longitudinal direction on the x-axis. . The low pressure side bus bar 10N of the first structure 10Ua and the second output bus bar Uout2 of the second structure 10Ub are in a common form. Each of the low-pressure bus bar 10N and the second output bus bar Uout2 has a bent portion 34, and the bent portion 34 is configured to offset two flat plate portions having a longitudinal direction on the x axis in the z axis direction. Has been. As shown in FIGS. 2 and 3, the U-phase arm 10U is constructed by laminating the second structure 10Ub from the state of FIG. 3 on the first structure 10Ua by rotating 180 degrees around the x axis. . Accordingly, the first output bus bar Uout1 of the first structure 10Ua and the second output bus bar Uout2 of the second structure 10Ub face each other in the z-axis direction. Further, the low pressure side bus bar 10N of the first structure 10Ua and the high pressure side bus bar 10P of the second structure 10Ub face each other in the z-axis direction.
図４を参照し、Ｕ相アーム１０Ｕをさらに詳細する。第１構造体１０Ｕａでは、第１出力バスバーＵout１と低圧側バスバー１０Ｎが、絶縁部２４の回路層２４ｃの表面にロウ付けによって固定されている。第１出力バスバーＵout１の一部、第１スイッチング素子ＳＷ１、低圧側バスバー１０Ｎの一部が第１基板２０の表面からこの順で積層している。第１スイッチング素子ＳＷ１では、コレクタが第１出力バスバーＵout１に接触しており、エミッタが低圧側バスバー１０Ｎに接触している。第１スイッチング素子ＳＷ１は、第１出力バスバーＵout１と低圧側バスバー１０Ｎのそれぞれに、はんだを介して接合されている。 With reference to FIG. 4, the U-phase arm 10U will be described in further detail. In the first structure 10Ua, the first output bus bar Uout1 and the low-voltage bus bar 10N are fixed to the surface of the circuit layer 24c of the insulating portion 24 by brazing. A part of the first output bus bar Uout1, the first switching element SW1, and a part of the low-voltage bus bar 10N are stacked in this order from the surface of the first substrate 20. In the first switching element SW1, the collector is in contact with the first output bus bar Uout1, and the emitter is in contact with the low-pressure side bus bar 10N. The first switching element SW1 is joined to each of the first output bus bar Uout1 and the low-voltage side bus bar 10N via solder.
第２構造体１０Ｕｂでは、第２出力バスバーＵout２と高圧側バスバー１０Ｐが、絶縁部２４の回路層２４ｃの表面にロウ付けによって固定されている。高圧側バスバー１０Ｐの一部、第２スイッチング素子ＳＷ２、第２出力バスバーＵout２の一部が第２基板２０の表面からこの順で積層している。第２スイッチング素子ＳＷ２では、コレクタが高圧側バスバー１０Ｐに接触しており、エミッタが第２出力バスバーＵout２に接触している。第２スイッチング素子ＳＷ２は、第２出力バスバーＵout２と高圧側バスバー１０Ｐのそれぞれに、はんだを介して接合されている。 In the second structure 10Ub, the second output bus bar Uout2 and the high-voltage bus bar 10P are fixed to the surface of the circuit layer 24c of the insulating portion 24 by brazing. A part of the high-voltage bus bar 10P, the second switching element SW2, and a part of the second output bus bar Uout2 are stacked in this order from the surface of the second substrate 20. In the second switching element SW2, the collector is in contact with the high-voltage side bus bar 10P, and the emitter is in contact with the second output bus bar Uout2. The second switching element SW2 is joined to each of the second output bus bar Uout2 and the high-voltage side bus bar 10P via solder.
Ｕ相アーム１０Ｕはさらに、絶縁層４２と導電体部４４を備えている。絶縁層４２は、第１構造体１０Ｕａと第２構造体１０Ｕｂの間に設けられており、各バスバーを電気的に絶縁している。絶縁層４２は、第１構造体１０Ｕａと第２構造体１０Ｕｂの間で挟持されている。すなわち、絶縁層４２は、バスバーとの間でロウ付け又ははんだ等を用いて固定されていない。なお、絶縁層４２を挟持するための力は、例えば、第１構造体１０Ｕａの第１基板２０と第２構造体１０Ｕｂの第２基板２０に形成されたボルト貫通孔（図示省略）を貫通するボルトをナットを用いて螺合することによって生成してもよい。絶縁層４２の材料には、一例として酸化シリコンが用いられてもよい。導電体部４４は、第１構造体１０Ｕａの第１出力バスバーＵout１と第２構造体１０Ｕｂの第２出力バスバーＵout２の間に設けられており、第１出力バスバーＵout１と第２出力バスバーＵout２を電気的に接続している。一例では、導電体部４４には、発砲金属が用いられている。 The U-phase arm 10 </ b> U further includes an insulating layer 42 and a conductor portion 44. The insulating layer 42 is provided between the first structure 10Ua and the second structure 10Ub, and electrically insulates each bus bar. The insulating layer 42 is sandwiched between the first structure 10Ua and the second structure 10Ub. That is, the insulating layer 42 is not fixed to the bus bar using brazing or solder. The force for sandwiching the insulating layer 42 penetrates through bolt through holes (not shown) formed in the first substrate 20 of the first structure 10Ua and the second substrate 20 of the second structure 10Ub, for example. You may produce | generate by bolting a bolt using a nut. For example, silicon oxide may be used as the material of the insulating layer 42. The conductor portion 44 is provided between the first output bus bar Uout1 of the first structure 10Ua and the second output bus bar Uout2 of the second structure 10Ub, and electrically connects the first output bus bar Uout1 and the second output bus bar Uout2. Connected. In one example, the conductor 44 is made of a foam metal.
図４に示されるように、第１構造体１０Ｕａの低圧側バスバー１０Ｎと第２構造体１０Ｕｂの高圧側バスバー１０Ｐの間に平滑コンデンサ１２（図１参照）が設けられている。 As shown in FIG. 4, a smoothing capacitor 12 (see FIG. 1) is provided between the low-voltage bus bar 10N of the first structure 10Ua and the high-voltage bus bar 10P of the second structure 10Ub.
次に、Ｕ相アーム１０Ｕの特徴を列記する。
（１）上記したように、Ｕ相アーム１０Ｕでは、第１構造体１０Ｕａと第２構造体１０Ｕｂが共通形態であることを特徴としている。このため、１種類の基本ユニットである構造体１０Ｕａ，１０Ｕｂを用意しておけば、Ｕ相アーム１０Ｕを構築することができ、さらに、Ｖ相アーム１０Ｖ及びＷ相アーム１０Ｗも同様に構築することができる。すなわち、本実施例の技術によると、１種類の基本ユニットである構造体１０Ｕａ，１０Ｕｂを用意しておけば、半導体モジュール１０を構築することができる。本実施例で開示される半導体モジュール１０は、部品点数が少ない簡素な構成であると評価できる。
Next, features of the U-phase arm 10U will be listed.
(1) As described above, the U-phase arm 10U is characterized in that the first structure 10Ua and the second structure 10Ub have a common form. For this reason, if the structures 10Ua and 10Ub, which are one type of basic unit, are prepared, the U-phase arm 10U can be constructed, and the V-phase arm 10V and the W-phase arm 10W are constructed in the same manner. Can do. That is, according to the technique of the present embodiment, the semiconductor module 10 can be constructed by preparing the structures 10Ua and 10Ub which are one type of basic unit. It can be evaluated that the semiconductor module 10 disclosed in the present embodiment has a simple configuration with a small number of parts.
（２）Ｕ相アーム１０Ｕでは、平滑コンデンサ１２とスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２が近接して配置されていることを特徴としている。これにより、平滑コンデンサ１２とスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の間の配線（バスバー）に起因する寄生インダクタンスが抑えられる。 (2) The U-phase arm 10U is characterized in that the smoothing capacitor 12 and the switching elements SW1 and SW2 are arranged close to each other. Thereby, the parasitic inductance resulting from the wiring (bus bar) between the smoothing capacitor 12 and the switching elements SW1 and SW2 is suppressed.
（３）Ｕ相アーム１０Ｕでは、第１構造体１０Ｕａの第１出力バスバーＵout１の一部と低圧側バスバー１０Ｎの一部の双方が第１基板２０に接触している。このため、第１スイッチング素子ＳＷ１で発生した熱が、第１出力バスバーＵout１と低圧側バスバー１０Ｎの双方を介して第１基板２０に放熱される。すなわち、Ｕ相アーム１０Ｕの第１構造体１０Ｕａでは、第１出力バスバーＵout１と低圧側バスバー１０Ｎの２つの伝熱経路が設けられている。また、Ｕ相アーム１０Ｕでも、第２構造体１０Ｕｂの第２出力バスバーＵout２の一部と高圧側バスバー１０Ｐの一部の双方が第２基板２０に接触している。このため、第２スイッチング素子ＳＷ２で発生した熱が、第２出力バスバーＵout２と高圧側バスバー１０Ｐの双方を介して第２基板２０に放熱される。すなわち、Ｕ相アーム１０Ｕの第２構造体１０Ｕｂでは、第２出力バスバーＵout２と高圧側バスバー１０Ｐの２つの伝熱経路が設けられている。このように、Ｕ相アーム１０Ｕは、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２で発生した熱を効率良く基板２０に伝熱させることができる。例えば、平滑コンデンサ１２とスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２が近接して配置されている例では、平滑コンデンサ１２の熱破壊が問題となり得るが、本実施例のＵ相アーム１０Ｕでは、このような熱破壊にも対策が施されている。 (3) In the U-phase arm 10U, a part of the first output bus bar Uout1 and a part of the low-pressure side bus bar 10N of the first structure 10Ua are in contact with the first substrate 20. For this reason, the heat generated in the first switching element SW1 is dissipated to the first substrate 20 through both the first output bus bar Uout1 and the low-pressure side bus bar 10N. That is, the first structure 10Ua of the U-phase arm 10U is provided with two heat transfer paths, the first output bus bar Uout1 and the low-pressure side bus bar 10N. Also in the U-phase arm 10U, both the second output bus bar Uout2 of the second structure 10Ub and the high-voltage side bus bar 10P are both in contact with the second substrate 20. For this reason, the heat generated in the second switching element SW2 is radiated to the second substrate 20 through both the second output bus bar Uout2 and the high-voltage side bus bar 10P. That is, in the second structure 10Ub of the U-phase arm 10U, two heat transfer paths are provided, that is, the second output bus bar Uout2 and the high-pressure side bus bar 10P. Thus, the U-phase arm 10U can efficiently transfer the heat generated by the switching elements SW1 and SW2 to the substrate 20. For example, in the example in which the smoothing capacitor 12 and the switching elements SW1 and SW2 are arranged close to each other, the thermal destruction of the smoothing capacitor 12 may be a problem. However, in the U-phase arm 10U of the present embodiment, such thermal destruction is caused. Measures are also taken.
（４）Ｕ相アーム１０Ｕでは、第１構造体１０Ｕａの低圧側バスバー１０Ｎが、第１スイッチング素子ＳＷ１と接触する部位と平滑コンデンサ１２と接触する部位の間に屈曲部３４を有している。さらに、Ｕ相アーム１０Ｕでは、第２構造体１０Ｕｂの高圧側バスバー１０Ｐが、第２スイッチング素子ＳＷ２と接触する部位と平滑コンデンサ１２と接触する部位の間に突出部３２を有している。これら屈曲部３４が存在する部位と突出部３２が存在する部位はいずれも、基板２０の表面に接触している。第１スイッチング素子ＳＷ１で発生した熱は、屈曲部３４を介して第１基板２０に放熱され、平滑コンデンサ１２にまで伝熱されることが抑制されている。第２スイッチング素子ＳＷ２で発生した熱は、突出部３２がバッファとして機能し、平滑コンデンサ１２にまで伝熱されることが抑制されている。このように、平滑コンデンサ１２とスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２が近接して配置されていると、平滑コンデンサ１２の熱破壊が問題となり得るが、本実施例のＵ相アーム１０Ｕでは、このような熱破壊にも対策が施されている。 (4) In the U-phase arm 10U, the low-pressure bus bar 10N of the first structure 10Ua has a bent portion 34 between a portion that contacts the first switching element SW1 and a portion that contacts the smoothing capacitor 12. Further, in the U-phase arm 10U, the high-voltage bus bar 10P of the second structure 10Ub has a protruding portion 32 between a portion in contact with the second switching element SW2 and a portion in contact with the smoothing capacitor 12. The part where the bent part 34 is present and the part where the protruding part 32 is present are in contact with the surface of the substrate 20. The heat generated in the first switching element SW <b> 1 is radiated to the first substrate 20 through the bent portion 34 and is prevented from being transferred to the smoothing capacitor 12. The heat generated in the second switching element SW <b> 2 is suppressed from being transferred to the smoothing capacitor 12 because the protrusion 32 functions as a buffer. As described above, when the smoothing capacitor 12 and the switching elements SW1 and SW2 are arranged close to each other, thermal destruction of the smoothing capacitor 12 may be a problem. However, in the U-phase arm 10U of this embodiment, such thermal destruction is caused. Measures are also taken.
（５）Ｕ相アーム１０Ｕでは、第１構造体１０Ｕａの低圧側バスバー１０Ｎと第２構造体１０Ｕｂの高圧側バスバー１０Ｐがｚ軸方向に対向することを特徴としている。これにより、低圧側バスバー１０Ｎを流れる電流と高圧側バスバー１０Ｐを流れる電流が逆向きとなり、寄生インダクタンスが減少する。 (5) The U-phase arm 10U is characterized in that the low-pressure bus bar 10N of the first structure 10Ua and the high-pressure bus bar 10P of the second structure 10Ub face each other in the z-axis direction. As a result, the current flowing through the low-voltage bus bar 10N and the current flowing through the high-voltage bus bar 10P are reversed, and the parasitic inductance is reduced.
（６）Ｕ相アーム１０Ｕでは、絶縁層４２が第１構造体１０Ｕａと第２構造体１０Ｕｂの間で挟持されていることを特徴としている。この構成によると、絶縁層４２とバスバーをロウ付け又ははんだを用いて固定する必要がないので、製造時の熱ストレスを抑えることができ、Ｕ相アーム１０Ｕの歩留まりを向上させることができる。また、Ｕ相アーム１０Ｕでは、バスバーに形成された突出部３２及び屈曲部３４によって絶縁層４２を支持する構成となっている。絶縁層４２は、第１構造体１０Ｕａと第２構造体１０Ｕｂの間で安定的に挟持されている。 (6) The U-phase arm 10U is characterized in that the insulating layer 42 is sandwiched between the first structure 10Ua and the second structure 10Ub. According to this configuration, since it is not necessary to fix the insulating layer 42 and the bus bar by brazing or using solder, thermal stress during manufacturing can be suppressed, and the yield of the U-phase arm 10U can be improved. Further, the U-phase arm 10U is configured to support the insulating layer 42 by the protruding portion 32 and the bent portion 34 formed on the bus bar. The insulating layer 42 is stably sandwiched between the first structure 10Ua and the second structure 10Ub.
（７）Ｕ相アーム１０Ｕは、図５に示す変形例としてもよい。前述の実施例とこの変形例の相違点は、第１構造体１０Ｕａの第１出力バスバーＵout１と低圧側バスバー１０Ｎが逆の関係となっており、第２構造体１０Ｕｂの第２出力バスバーＵout２と高圧側バスバー１０Ｐが逆の関係となっていることである。また、この例では、第１スイッチング素子ＳＷ１と第２スイッチング素子ＳＷ２が、ｚ軸方向に反対向きに配置されている点でも前述の実施例と相違する。このため、第１スイッチング素子ＳＷ１のエミッタが第１基板２０側に配置され、第２スイッチング素子ＳＷ２のエミッタも第２基板２０側に配置される。この変形例のＵ相アーム１０Ｕでは、熱の発生源であるエミッタを基板２０側に配置することができるので、冷却効果が高い。 (7) The U-phase arm 10U may be modified as shown in FIG. The difference between the above-described embodiment and this modification is that the first output bus bar Uout1 of the first structure 10Ua and the low-pressure side bus bar 10N have an opposite relationship, and the second output bus bar Uout2 of the second structure 10Ub That is, the high-pressure side bus bar 10P has an opposite relationship. In addition, this example is different from the above-described example also in that the first switching element SW1 and the second switching element SW2 are arranged in opposite directions in the z-axis direction. Therefore, the emitter of the first switching element SW1 is disposed on the first substrate 20 side, and the emitter of the second switching element SW2 is also disposed on the second substrate 20 side. In the U-phase arm 10U of this modified example, the emitter that is the heat generation source can be disposed on the substrate 20 side, so that the cooling effect is high.
（８）Ｕ相アーム１０Ｕは、図６に示す変形例としてもよい。前述の実施例とこの変形例の相違点は、第１構造体１０Ｕａの低圧側バスバー１０Ｎの一部にグラフェン層４５が埋設されており、第２構造体１０Ｕｂの第２出力バスバーＵout２の一部にもグラフェン層４５が埋設されていることである。このようにグラフェン層４５が埋設されていると、効率良く熱を伝熱させることができるので、冷却効果が高い。 (8) The U-phase arm 10U may be modified as shown in FIG. The difference between the above-described embodiment and this modification is that a graphene layer 45 is embedded in a part of the low-pressure bus bar 10N of the first structure 10Ua, and a part of the second output bus bar Uout2 of the second structure 10Ub. Also, the graphene layer 45 is embedded. When the graphene layer 45 is embedded in this way, heat can be efficiently transferred, and thus the cooling effect is high.
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
１０：半導体モジュール
１０Ｎ：低圧側バスバー
１０Ｐ：高圧側バスバー
１０Ｕａ：第１構造体
１０Ｕｂ：第２構造体
１１：直流電源
１１Ｎ：低圧側端子
１１Ｐ：高圧側端子
１２：平滑コンデンサ
２０：基板
３２：突出部
３４：屈曲部
４５：グラフェン層
Ｕout１：第１出力バスバー
Ｕout２：第２出力バスバー
10: Semiconductor module 10N: Low voltage side bus bar 10P: High voltage side bus bar 10Ua: First structure 10Ub: Second structure 11: DC power supply 11N: Low voltage side terminal 11P: High voltage side terminal 12: Smoothing capacitor 20: Substrate 32: Projection Part 34: bent part 45: graphene layer Uout1: first output bus bar Uout2: second output bus bar
Claims (7)
第１構造体と第２構造体を備えており、
前記第１構造体は、第１基板と、前記第１基板上に設けられているとともに出力が提供される第１出力バスバーと、前記第１基板上に設けられているとともに前記低圧側端子に電気的に接続される低圧側バスバーと、前記第１出力バスバーと前記低圧側バスバーの間に設けられている第１スイッチング素子と、を有しており、
前記第２構造体は、第２基板と、前記第２基板上に設けられているとともに出力が提供される第２出力バスバーと、前記第２基板上に設けられているとともに前記高圧側端子に電気的に接続される高圧側バスバーと、前記第２出力バスバーと前記高圧側バスバーの間に設けられている第２スイッチング素子と、を有しており、
前記第１出力バスバーと前記第２出力バスバーが電気的に接続されており、
前記第１構造体と前記第２構造体が共通形態であり、前記第１出力バスバーと前記高圧側バスバーが共通形態であり、前記低圧側バスバーと前記第２出力バスバーが共通形態である半導体モジュール。 A semiconductor module used by connecting between a low voltage side terminal and a high voltage side terminal of a DC power source,
A first structure and a second structure;
The first structure is provided on the first substrate, a first output bus bar provided on the first substrate and provided with an output, and provided on the first substrate and connected to the low-voltage side terminal. A low voltage side bus bar electrically connected, and a first switching element provided between the first output bus bar and the low voltage side bus bar,
The second structure is provided on the second substrate, a second output bus bar provided on the second substrate and provided with an output, and provided on the second substrate and connected to the high-voltage side terminal. A high voltage side bus bar electrically connected, and a second switching element provided between the second output bus bar and the high voltage side bus bar,
The first output bus bar and the second output bus bar are electrically connected;
A semiconductor module in which the first structure and the second structure are in a common form, the first output bus bar and the high-voltage bus bar are in a common form, and the low-voltage bus bar and the second output bus bar are in a common form .
前記第２構造体では、前記第２出力バスバーの少なくとも一部が前記第２基板に接触しており、前記高圧側バスバーの少なくとも一部が前記第２基板に接触している請求項１に記載の半導体モジュール。 In the first structure, at least a part of the first output bus bar is in contact with the first substrate, and at least a part of the low-pressure side bus bar is in contact with the first substrate,
2. The second structure according to claim 1, wherein at least a part of the second output bus bar is in contact with the second substrate, and at least a part of the high-voltage bus bar is in contact with the second substrate. Semiconductor module.
前記第２構造体では、前記高圧側バスバーの一部、前記第２スイッチング素子、前記第２出力バスバーの一部が前記第２基板の表面からこの順で積層している請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体モジュール。 In the first structure, a part of the first output bus bar, the first switching element, and a part of the low-voltage bus bar are stacked in this order from the surface of the first substrate,
In the said 2nd structure, a part of said high voltage | pressure side bus bar, a said 2nd switching element, and a part of said 2nd output bus bar are laminated | stacked in this order from the surface of the said 2nd board | substrate. The semiconductor module as described in any one.
前記低圧側バスバーは、前記第１スイッチング素子と接触する部位と前記コンデンサと接触する部位の間に屈曲部を有し、その屈曲部の存在する部位が前記第１基板に接触しており、
前記高圧側バスバーは、前記第２スイッチング素子と接触する部位と前記コンデンサと接触する部位の間に突出部を有し、その突出部の存在する部位が前記第２基板に接触している請求項４に記載の半導体モジュール。 A capacitor provided between the low-pressure side bus bar and the high-pressure side bus bar;
The low-voltage side bus bar has a bent portion between a portion that contacts the first switching element and a portion that contacts the capacitor, and a portion where the bent portion exists is in contact with the first substrate,
The high-voltage side bus bar has a protruding portion between a portion in contact with the second switching element and a portion in contact with the capacitor, and the portion where the protruding portion is in contact with the second substrate. 5. The semiconductor module according to 4.
前記第２構造体では、前記第２出力バスバーの一部、前記第２スイッチング素子、前記高圧側バスバーの一部が前記第２基板の表面からこの順で積層している請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体モジュール。 In the first structure, a part of the low-pressure side bus bar, the first switching element, and a part of the first output bus bar are laminated in this order from the surface of the first substrate,
The part of said 2nd output bus bar, said 2nd switching element, and a part of said high voltage | pressure side bus bar are laminated | stacked in this order from the surface of the said 2nd board | substrate in the said 2nd structure. The semiconductor module as described in any one.
前記低圧側バスバーは、前記第１スイッチング素子と接触する部位と前記コンデンサと接触する部位の間に突出部を有し、その突出部の存在する部位が前記第１基板に接触しており、
前記高圧側バスバーは、前記第２スイッチング素子と接触する部位と前記コンデンサと接触する部位の間に屈曲部を有し、その屈曲部の存在する部位が前記第２基板に接触している請求項６に記載の半導体モジュール。 A capacitor provided between the low-pressure side bus bar and the high-pressure side bus bar;
The low-voltage bus bar has a protrusion between a portion that contacts the first switching element and a portion that contacts the capacitor, and the portion where the protrusion exists is in contact with the first substrate,
The high-voltage bus bar has a bent portion between a portion in contact with the second switching element and a portion in contact with the capacitor, and a portion where the bent portion is in contact with the second substrate. 6. The semiconductor module according to 6.
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