JP2580803B2 - 電力変換装置用トランジスタモジュール - Google Patents

電力変換装置用トランジスタモジュール

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JP2580803B2
JP2580803B2 JP1284027A JP28402789A JP2580803B2 JP 2580803 B2 JP2580803 B2 JP 2580803B2 JP 1284027 A JP1284027 A JP 1284027A JP 28402789 A JP28402789 A JP 28402789A JP 2580803 B2 JP2580803 B2 JP 2580803B2
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雅和 吉田
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    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、トランジスタと、それらを保護するための
非対称素子およびコンデンサからなるスナバ回路とによ
って構成させた電力変換装置に使用されるトランジスタ
モジュールに関する。
〔従来の技術〕
電力変換装置に用いられるトランジスタモジュール
は、トランジスタだけあるいはトランジスタと並列また
は直列に接続され、トランジスタと逆方向または同方向
に電流を流すダイオードとからなり、これらトランジス
タとダイオードは同一の基板上に固着され、さらに一つ
の容器に納められ、かつ主たる電流を流すための外部端
子とトランジスタを駆動するための端子とが容器の外周
部に設けられていた。更に、トランジスタのターンオフ
時あるいはダイオードの逆回復時に回路の浮遊インダク
タンスによって発生するサージ電圧が素子に印加され、
素子が破壊するのを防止するために、特願平1-8311号に
よりトランジスタの端子間に順方向電圧降下ガ小で逆方
向電圧降下が大である非対称素子、例えば、定電圧ダイ
オードとコンデンサの直列回路からなるスナバ回路を並
列接続する方法が提案されている。第3図はこの回路を
示す。このようなトランジスタモジュールでは、トラン
ジスタ21のコレクタと定電圧ダイオード23のアノードを
導体で接続し、さらに定電圧ダイオード23のカソードと
トランジスタ21のエミッタとの間にコンデンサ24を接続
していた。しかし、このような構成においては以下の問
題点があった。
(1) 定電圧ダイオードが発熱するためこれを放熱さ
せなければならないが、一般にスナバ回路はトランジス
タ素子の容器の上部に設置される配線用導体に取り付け
られるため充分に放熱できず、大きなチップサイズの定
電圧ダイオード素子を必要とする。
(2) 前記の問題を解決するため、トランジスタ素子
と同一冷却体上に定電圧ダイオード素子を取り付けた場
合、トランジスタ素子の端子との距離が長くなり、接続
のために別の配線用導体が必要となる。さらにコンデン
サとトランジスタの端子との間の配線が長くなり、これ
ら配線のもつインダクタンス分によりスナバ回路のサー
ジ電圧吸収効果が小さくなる。
これに対して、特願平1-161339号によって、第4図〜
第6図に示されるトランジスタモジュールが提案されて
いる。第4図は前記の提案における各素子および部品の
配置を示す図で、例えば、銅からなる容器底部11の上に
絶縁基板2を介して銅からなる接続導体31,32,33,34が
固定されている。接続導体32の上には、トランジスタチ
ップ41が下面のコレクタ電極により、ダイオードチップ
42が下面のカソード電極により、定電圧ダイオードチッ
プ43が下面のアノード電極により固着されている。トラ
ンジスタチップ41の上面のエミッタ電極は接続導体31
と、ベース電極は接続導体33と、ダイオードチップ42の
上面のアノード電極は接続導体31と、また定電圧ダイオ
ードチップ43の上面のカソード電極は接続導体34とそれ
ぞれ金属細線5によって接続されている。第5図は第4
図に示した底板11上に側壁12および上蓋13を組立ててな
るトランジスタモジュール容器の外観で、上蓋13上に
は、外部端子、すなわちエミッタ(B)端子61,コレク
タ(C)端子62,ベース(B)端子63およびカソード
(K)端子64が設けられている。図示されない立上り部
を介して、エミッタ端子61は接続導体31と、コレクタ端
子62は接続導体32と、ベース端子63は接続導体33と、カ
ソード端子64は接続導体34とそれぞれ接続されている。
スナバ用のコンデンサ7はエミッタ端子61とカソード端
子64との間に接続する。第6図はその回路を示す。
本トランジスタモジュールにおいて、同一容器内に複
数個のトランジスタを収容し、これらを並列に接続する
には、第7図に示すように複数のトランジスタを、この
例では、2個のトランジスタ41A及び41Bを並列に接続
し、これらに対して1個の定電圧ダイオード43を接続す
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述のトランジスタモジュールにおいては、同一容器
内に複数個のトランジスタを収容しこれを並列に接続す
る場合、並列に接続された複数個のトランジスタに対し
てスナバ回路用の1個の非対称素子が接続されていた。
しかし、トランジスタのターンオフ時あるいはダイオー
ドの逆回復時に発生するサージ電圧に対し、非対称素子
とトランジスタを接続する導線の持つインダクタンスに
より、非対称素子から遠い個所のトランジスタに対する
サージ電圧吸収効果が小さく、場合によってはこのトラ
ンジスタが破壊する問題があった。
本発明の課題は前述の問題点を解決して、同一容器内
に収納され、並列に接続された各トランジスタに対し、
スナバ回路のサージ吸収効果が大きく、かつ、均等な電
力変換装置用トランジスタモジュールを提供することに
ある。
〔課題を解決するための手段〕
前述の課題を解決するために、本発明の電力変換装置
用トランジスタモジュールにおいては、電力変換装置の
ブリッジ回路の1アームのスイッチング手段としてのト
ランジスタと、該トランジスタのコレクタとエミッタに
逆並列に接続されるフリーホイリングダイオードと、前
記トランジスタのコレクタに接続されるスナバ用の定電
圧ダイオードとからなるものにおいて、少なくとも前記
トランジスタが複数個の並列接続からなり、該並列接続
のトランジスタと同じ数の定電圧ダイオードを用い、該
定電圧ダイオードの各カソードを共通に接続してコンデ
ンサを介してトランジスタのエミッタに接続し、各アノ
ードを前記トランジスタの各コレクタに接続するように
する。
〔作用〕
本発明の電力変換装置用トランジスタモジュールにお
いては、複数個のトランジスタを並列に接続する場合、
トランジスタと同じ数の定電圧ダイオードを用い、定電
圧ダイオードの各カソードを共通に接続してコンデンサ
を介してトランジスタのエミッタに接続し、各アノード
をトランジスタの各コレクタに接続するようにしたの
で、定電圧ダイオードとトランジスタを接続する導体の
距離は極めて短く、かつ、並列に接続される各トランジ
スタともその距離は同一になる。従って、その導体のも
つインダクタンスは小さく、かつ、各トランジスタとも
同じ値であり、各トランジスタに対し、サージ吸収効果
は大きく、かつ、均等となる。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例として、トランジスタが2
個並列に接続された場合の各素子および部品の配置を示
す。例えば、銅からなる容器底板11の上に絶縁基板2を
介して銅からなる接続導体31,32,33,34が固定されてい
る。接続導体32は左右に分かれ、各々の導体上には、ト
ランジスタチップ41A及び41Bが下面のコレクタ電極によ
り、ダイオードチップ42A及び42Bが下面のカソード電極
により、定電圧ダイオードチップ43A及び43Bが下面のア
ノード電極により固着されている。詳細な図示は省略し
たが、トランジスタチップ41A及び41Bの上面のエミッタ
電極は接続導体31と、ベース電極は接続導体33と、ダイ
オードチップ42A及び42Bの上面のアノード電極は接続導
体31と、また定電圧ダイオードチップ43A及び43Bの上面
のカソード電極は接続導体34とそれぞれ金属細線5によ
って接続されている。
このように、並列に接続したトランジスタチップに対
しスナバ回路の定電圧ダイオードチップを同じ数だけ設
けることにより、スナバ回路でのエネルギ損失を低減で
きる。つまり、第7図における定電圧ダイオード43に流
れる順電流をI0、順電圧をV0とし、第1図における一
方の定電圧ダイオードチップ43Aに流れる順電流をI1
順電圧をV1とし、他方の定電圧ダイオードチップ43Aに
流れる順電流をI2、順電圧をV2とする。ここで、定電
圧ダイオードチップ43Aは同等なものを使用しているの
で、I1≒I2であり、V1≒V2である。そして、第7図
では1つの定電圧ダイオードチップを用いているのに対
し第1図では2つの定電圧ダイオードチップが並列接続
であるので、1/2I0=I1(I2)となる。さらにダイオ
ードの順方向特性が非線形であるので、電圧−電流特性
によりI1が1/2I0であるのでV0>V1(V2)となる。
この両者の電力消費を考えると、まず、第7図の定電圧
ダイオードチップ43ではI0=I1+I2であるので、P
ZD7=(I1+I2)×V0となる。ここで、I1≒I2であ
るのでPZD7≒2I1×V0であり、≒I1(V0+V0)と置
き換えられる。一方、第1図の2つの定電圧ダイオード
43AではPZD1=I1×V1+I2×V2となる。ここで、I
1≒I2であるのでPZD1≒I1(V1+V2)と置き換えら
れる。この結果、V0>V1(V2)であるので、PZD7
ZD1となり、定電圧ダイオードチップが1つのものに
対してエネルギ損失を低減できる。
第1図に示した底板11上に側壁12および上蓋13を組み
立ててなるトランジスタモジュールの外観は第5図に示
す従来のトランジスタモジュールの外観と同様であり、
第5図において、上蓋13上には、外部端子、すなわちエ
ミッタ(E)端子61,コレクタ(C)端子62,ベース
(B)端子63およびカソード(K)端子64が設けられて
いる。図示されない立上り部を介して、エミッタ端子61
は接続導体31と、コレクタ端子62は接続導体32と、ベー
ス端子63は接続導体33と、そしてカソード端子64は接続
導体34とそれぞれ接続される。スナバ回路用のコンデン
サ7はエミッタ端子61とカソード端子64の間に接続す
る。第2図はこのようにして得られたトランジスタモジ
ュールの回路図である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、並列に接続される各トランジスタに
対し、このトランジスタの個々に対して各定電圧ダイオ
ードを接続し、この接続する導体の距離を短く、かつ、
同一とし、各トランジスタに対し、サージ吸収効果は大
きく、かつ、均等となるようにしたので、トランジスタ
のターンオフ時あるいはダイオードの逆回復時に発生す
るサージ電圧によって並列接続した複数のトランジスタ
のうち定電圧ダイオードより遠い個所のトランジスタが
破壊する問題は全くなくなった。
また、スナバ回路のエネルギ損失の低減もできた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の電力変換装置用トランジス
タモジュールにおける容器底板上の素子および部品の配
置を示す平面図、第2図は第1図の容器底板上に組み立
てられた電力変換装置用トランジスタモジュールの回路
図、第3図は特願平1-8311号に記載のスナバ回路の回路
図、第4図は特願平1-161339号に記載の従来技術にかか
る電力変換装置用トランジスタモジュールにおける容器
底板上の素子および部品の配置を示す斜視図、第5図は
第4図の容器底板上に組み立てられた従来の電力変換装
置用トランジスタモジュールの斜視図、第6図は第5図
に示した従来の電力変換装置用トランジスタモジュール
の回路図、第7図は同一容器用に複数個のトランジスタ
を収容し、これらを並列に接続した電力変換装置用トラ
ンジスタモジュールの従来の一例の回路図である。 11:容器底部、12:容器側壁、13:容器上蓋、2:絶縁基
板、31,32,33,34:接続導体、41A,41B:トランジスタチッ
プ、43:定電圧ダイオードチップ、5:金属細線、61:エミ
ッタ端子(外部端子)、62:コレクタ端子(外部端
子)、63:ベース端子(外部端子)、64:カソード端子
(外部端子)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−135752(JP,A) 特開 昭62−202548(JP,A) 特開 昭59−68958(JP,A) 特開 平3−132066(JP,A) 特開 平3−108749(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電力変換装置のブリッジ回路の1アームの
    スイッチング手段としてのトランジスタと、該トランジ
    スタのコレクタとエミッタに逆並列に接続されるフリー
    ホイリングダイオードと、前記トランジスタのコレクタ
    に接続されるスナバ用の定電圧ダイオードとからなるも
    のにおいて、少なくとも前記トランジスタが複数個の並
    列接続からなり、該並列接続のトランジスタと同じ数の
    定電圧ダイオードを用い、該定電圧ダイオードの各カソ
    ードを共通に接続してコンデンサを介してトランジスタ
    のエミッタに接続し、各アノードを前記トランジスタの
    各コレクタに接続したことを特徴とする電力変換装置用
    トランジスタモジュール。
JP1284027A 1989-10-31 1989-10-31 電力変換装置用トランジスタモジュール Expired - Lifetime JP2580803B2 (ja)

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