JP2018152392A5

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Publication number: JP2018152392A5
Application number: JP2017045677A
Authority: JP
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2037-03-10

Description

本発明に係る半導体モジュールは、制御信号を受信するフォトカプラと、フォトカプラを介して前記制御信号を受信するゲート駆動ＩＣと、ゲート駆動ＩＣによって駆動される少なくとも１つのスイッチング素子と、を備え、フォトカプラは、上面電極および底面電極を備える発光素子と、上面電極および底面電極を備える受光素子と、を備え、発光素子の底面電極が接合された第１のリードフレームと、受光素子の底面電極が接合された第２のリードフレームと、ゲート駆動ＩＣが配置された第３のリードフレームと、フォトカプラ、ゲート駆動ＩＣ、少なくとも１つのスイッチング素子および第１から第３のリードフレームを封止する封止材と、をさらに備え、第１の構造と、第２の構造との少なくとも一方をさらに備え、第１の構造は、第１のリードフレームの発光素子の底面電極と接合された面の一部には、絶縁層を介して第１の導電層が配置され、発光素子の上面電極と、第１の導電層がワイヤにより電気的に接続される構造であり、第２の構造は、第２のリードフレームの受光素子の底面電極と接合された面の一部には、絶縁層を介して第２の導電層が配置され、受光素子の上面電極と、第２の導電層がワイヤにより電気的に接続される構造である。

半導体モジュール１００は、制御信号を受信するフォトカプラ２０と、ゲート駆動ＩＣ７と、スイッチング素子５を備える。半導体モジュール１００の信号端子ＴＩＮには、スイッチング素子５のスイッチングを制御するための制御信号が入力される。制御信号はフォトカプラ２０の発光素子２１によって一旦光信号に変換された後、フォトカプラ２０の受光素子２２において電気信号に再変換されて、ゲート駆動ＩＣ７の制御電極に入力される。ゲート駆動ＩＣ７は、制御信号に基づいてスイッチング素子５のゲートを駆動する。これにより、半導体モジュール１００の端子Ｃ１と端子Ｅ１との間の導通、非導通が制御される。なお、スイッチング素子５と逆並列に還流ダイオード６が接続されてもよい。

フォトカプラ２０に備わる発光素子２１および受光素子２２は、光透過性保護材２３で封止されている。発光素子２１は例えばＬＥＤである。受光素子２２は例えばフォトダイオードである。発光素子２１と受光素子２２のそれぞれは、上面電極と底面電極を備える。

本実施の形態１では、半導体モジュール１００は第１の構造および第２の構造を備える。第１の構造とは、第１のリードフレーム１１の発光素子２１の底面電極と接合された面の一部には、絶縁層３１を介して第１の導電層４１が配置され、発光素子２１の上面電極と、第１の導電層４１がワイヤＷ１により電気的に接続される構造である。

＜効果＞
本実施の形態１における半導体モジュール１００は、制御信号を受信するフォトカプラ２０と、フォトカプラ２０を介して制御信号を受信するゲート駆動ＩＣ７と、ゲート駆動ＩＣ７によって駆動される少なくとも１つのスイッチング素子５と、を備え、フォトカプラ２０は、上面電極および底面電極を備える発光素子２１と、上面電極および底面電極を備える受光素子２２と、を備え、発光素子２１の底面電極が接合された第１のリードフレーム１１と、受光素子２２の底面電極が接合された第２のリードフレーム１２と、ゲート駆動ＩＣ７が配置された第３のリードフレーム１３と、フォトカプラ２０、ゲート駆動ＩＣ７、少なくとも１つのスイッチング素子５および第１から第３のリードフレーム１１，１２，１３を封止する封止材３０と、をさらに備え、第１の構造と、第２の構造との少なくとも一方をさらに備え、第１の構造は、第１のリードフレーム１１の発光素子２１の底面電極と接合された面の一部には、絶縁層３１を介して第１の導電層４１が配置され、発光素子２１の上面電極と、第１の導電層４１がワイヤＷ１により電気的に接続される構造であり、第２の構造は、第２のリードフレーム１２の受光素子２２の底面電極と接合された面の一部には、絶縁層３２を介して第２の導電層４２が配置され、受光素子２２の上面電極と、第２の導電層４２がワイヤＷ２により電気的に接続される構造である。

従って、ゲート駆動ＩＣ７に電源電圧を供給する第２のリードフレーム１２の上面にフォトカプラ２０の受光素子２２が接合されることにより、フォトカプラ２０の受光素子２２用のリードフレームを別に設ける構成と比較して、半導体モジュール２００の小型化が可能である。

従って、第３のリードフレーム１３が、ゲート駆動ＩＣ７のグランドと、フォトカプラ２０の発光素子２１のグランドとを兼ねることが可能となるため、半導体モジュール３００の小型化が可能である。

また、ゲート駆動ＩＣ７の低電位側のゲート電圧出力電極７５と、低電位側のスイッチング素子８の制御電極８２とがワイヤＷ１１により電気的に接続される。スイッチング素子８のエミッタ電極８１と、還流ダイオード９のアノード電極９１とがワイヤＷ１２により電気的に接続される。還流ダイオード９のアノード電極９１とリードフレーム１８とがワイヤＷ１３により電気的に接続される。リードフレーム１６の端子Ｃ１は、高電位側のスイッチング素子５のコレクタに対応する。リードフレーム１７の端子Ｃ２Ｅ１は、高電位側のスイッチング素子５のエミッタおよび低電位側のスイッチング素子８のコレクタに対応する。リードフレーム１８の端子Ｅ２は、高電位側のスイッチング素子８のエミッタに対応する。

電力変換装置５００は、電源６００と負荷７００との間に接続された三相のインバータである。電力変換装置５００は、電源６００から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷７００に交流電力を供給する。図８に示すように、電力変換装置５００は、電力変換回路５０１と制御回路５０２を備える。制御回路５０２は、電力変換回路５０１のスイッチング動作を制御する制御信号を電力変換回路５０１に出力する。電力変換回路５０１は、制御信号に基づいて、直流電力を交流電力に変換して出力する。