JP3487235B2 - Semiconductor module pair connection structure and inverter - Google Patents

Semiconductor module pair connection structure and inverter

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JP3487235B2
JP3487235B2 JP23601699A JP23601699A JP3487235B2 JP 3487235 B2 JP3487235 B2 JP 3487235B2 JP 23601699 A JP23601699 A JP 23601699A JP 23601699 A JP23601699 A JP 23601699A JP 3487235 B2 JP3487235 B2 JP 3487235B2
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semiconductor module
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健一 祖父江
利成 深津
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株式会社豊田自動織機
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    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば三相モータ
を駆動する三相インバータのアームを構成する半導体モ
ジュール対の接続構造及びインバータに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a connecting structure of a pair of semiconductor modules and an inverter which constitutes an arm of a three-phase inverter for driving a three-phase motor, for example.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、バッテリを電源とする電気車に
は、バッテリの直流を三相インバータによって変換した
三相交流によって三相誘導モータを駆動制御するものが
ある。フォークリフトでは、走行用モータと荷役用モー
タとを別々に備えているので、走行モータ駆動用の三相
インバータと、荷役モータ駆動用の三相インバータとを
備えている。三相インバータは、例えば、MOSFE
T,IGBT等の半導体スイッチ対からなるアームが3
つ並列接続された三相ブリッジ回路である。
2. Description of the Related Art Conventionally, some electric vehicles using a battery as a power source drive and control a three-phase induction motor by a three-phase alternating current obtained by converting the direct current of the battery by a three-phase inverter. Since the forklift includes a traveling motor and a cargo handling motor separately, it is provided with a three-phase inverter for driving the traveling motor and a three-phase inverter for driving the cargo handling motor. The three-phase inverter is, for example, a MOSFE.
The arm consists of a pair of semiconductor switches such as T and IGBT.
It is a three-phase bridge circuit connected in parallel.
【0003】ところで、半導体スイッチとしては、電流
容量が大きく、かつ、スイッチング損失が小さいことが
要求されている。このため、近年、半導体スイッチとし
て、半導体スイッチング素子が形成された半導体チップ
を複数個並列にパッケージに組み込んだマルチチップモ
ジュール(半導体モジュール)が使用されている。
Incidentally, semiconductor switches are required to have a large current capacity and a small switching loss. For this reason, in recent years, as a semiconductor switch, a multi-chip module (semiconductor module) in which a plurality of semiconductor chips each having a semiconductor switching element are installed in parallel in a package is used.
【0004】このような半導体モジュールとして、半導
体チップが収容されたパッケージの下面に、放熱基板を
兼ねた電極基板を設けた非絶縁型のものがある。例え
ば、半導体スイッチング素子がMOSFETである半導
体モジュールでは、ドレイン電極が放熱基板としてパッ
ケージの下面に固定され、ソース電極がパッケージの上
面に設けられている。このような、半導体モジュール
は、電極基板からの放熱を効果的に行うため、電極基板
を絶縁シートを介してヒートシンクに当接させた状態で
固定される。
As such a semiconductor module, there is a non-insulation type module in which an electrode substrate which also serves as a heat dissipation substrate is provided on the lower surface of a package containing a semiconductor chip. For example, in a semiconductor module in which the semiconductor switching element is a MOSFET, the drain electrode is fixed to the lower surface of the package as a heat dissipation substrate, and the source electrode is provided on the upper surface of the package. In such a semiconductor module, in order to effectively dissipate heat from the electrode substrate, the semiconductor substrate is fixed in a state in which the electrode substrate is in contact with the heat sink via the insulating sheet.
【0005】フォークリフトでは、前述のように、走行
モータ駆動用と荷役モータ駆動用とにそれぞれ三相イン
バータを備えることから、図9,10に示すように、バ
ッテリからの電気配線板及び平滑用コンデンサを共通化
したデュアルインバータ構造が採用されている。
As described above, the forklift is provided with three-phase inverters for driving the traveling motor and for driving the cargo handling motor, respectively. Therefore, as shown in FIGS. 9 and 10, an electric wiring board from the battery and a smoothing capacitor are provided. The common dual inverter structure is adopted.
【0006】このデュアルインバータ構造では、バッテ
リの各電極を各三相インバータの各アームに接続する母
線電極板50を、正極側電極51と負極側電極52とを
絶縁シート53を挟んで積層した構造とし、この母線電
極板50の周囲に、ヒートシンクの上面に配置された各
三相インバータの各アームを構成するMOSFETから
なる半導体モジュール対54を配置してそれぞれ母線電
極板50に接続する。又、母線電極板50の上面に複数
の平滑用コンデンサ55を配置することで、デュアルイ
ンバータ構造全体の体格の小容量化を図っている。
In this dual inverter structure, a busbar electrode plate 50 connecting each electrode of the battery to each arm of each three-phase inverter is laminated with a positive electrode 51 and a negative electrode 52 with an insulating sheet 53 sandwiched therebetween. Around the busbar electrode plate 50, a semiconductor module pair 54 composed of MOSFETs forming each arm of each three-phase inverter arranged on the upper surface of the heat sink is arranged and connected to the busbar electrode plate 50. Further, by disposing a plurality of smoothing capacitors 55 on the upper surface of the busbar electrode plate 50, the physical capacity of the entire dual inverter structure is reduced.
【0007】即ち、1つのアームを構成する半導体モジ
ュール対54には、一方の半導体モジュール54aの上
方まで母線電極板50が配置されている。そして、図1
1に示すように、母線電極板50の下側に配置された正
側電極板51から下方に延出された正極側電極端子56
が、半導体モジュール54aの上方からそのドレイン電
極基板57の上面に接続され、負極側電極52から横方
向に延出された負極側電極端子58が、もう一つの半導
体モジュール54bの上方からそのソース電極59に接
続されている。尚、図9に示すように、正極側電極端子
56は、負極側電極端子58の両側に一対で設けられて
いる。又、半導体モジュール54aのソース電極60
と、半導体モジュール54bのドレイン電極基板61と
は、アームの中点であって三相誘導モータへの配線が接
続される電極端子62で接続されている。そして、正極
側電極端子56及び電極端子62は、各半導体モジュー
ル54a,54bのドレイン電極基板57,61に対
し、共に取付ねじ63で固定されている。尚、ゲート電
極は、図示していない。
That is, in the semiconductor module pair 54 which constitutes one arm, the bus bar electrode plate 50 is arranged above one semiconductor module 54a. And FIG.
As shown in FIG. 1, the positive electrode terminal 56 extends downward from the positive electrode plate 51 disposed below the bus bar electrode plate 50.
Is connected to the upper surface of the drain electrode substrate 57 from above the semiconductor module 54a, and the negative electrode terminal 58 extending laterally from the negative electrode 52 is connected to the source electrode from above the other semiconductor module 54b. It is connected to 59. As shown in FIG. 9, the positive electrode terminal 56 is provided in a pair on both sides of the negative electrode terminal 58. In addition, the source electrode 60 of the semiconductor module 54a
And the drain electrode substrate 61 of the semiconductor module 54b are connected to each other by an electrode terminal 62 which is a midpoint of the arm and to which a wiring to the three-phase induction motor is connected. The positive electrode terminal 56 and the electrode terminal 62 are both fixed to the drain electrode substrates 57 and 61 of the semiconductor modules 54a and 54b with mounting screws 63. The gate electrode is not shown.
【0008】このように構成されたアームにおいて、半
導体モジュール54aがオン状態で半導体モジュール5
4bがオフ状態のときには、正極側電極51から正極側
電極端子56及びドレイン電極基板57を介して半導体
モジュール54aに供給された電流が、ソース電極60
及び電極端子62を介して三相誘導モータに供給され
る。反対に、半導体モジュール54aがオフ状態で半導
体モジュール54bがオン状態のときには、三相誘導モ
ータから電極端子62及びドレイン電極基板61を介し
て半導体モジュール54bに流れる電流が、ソース電極
59及び負極側電極端子58を介してバッテリに戻る。
In the arm thus constructed, the semiconductor module 54a is in the ON state and the semiconductor module 5
When 4b is in the off state, the current supplied from the positive electrode 51 to the semiconductor module 54a via the positive electrode terminal 56 and the drain electrode substrate 57 is the source electrode 60.
And via the electrode terminal 62 to the three-phase induction motor. On the contrary, when the semiconductor module 54a is off and the semiconductor module 54b is on, the current flowing from the three-phase induction motor to the semiconductor module 54b via the electrode terminal 62 and the drain electrode substrate 61 is the source electrode 59 and the negative electrode. Return to battery via terminal 58.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところで、図11に示
すように、各半導体モジュール対54では、各ドレイン
電極基板57,61に接続された正極側電極端子56と
電極端子62とは、共に各半導体モジュール54a,5
4bのパッケージ64下面から外側に延出されたドレイ
ン電極基板57,61の上面に取付ねじ63で固定され
ている。このため、正極側電極端子56及び電極端子6
2が、取付ねじ63を設ける分だけパッケージ64から
離れた位置に設けられている。このため、正極側電極端
子56とソース電極60との間、及び、電極端子62と
ソース電極59との間に存在する間隙が大きくなり、そ
れぞれの配線間に存在する配線インダクタンスが大きか
った。
By the way, as shown in FIG. 11, in each semiconductor module pair 54, the positive electrode side electrode terminal 56 and the electrode terminal 62 connected to the respective drain electrode substrates 57 and 61 are both connected to each other. Semiconductor modules 54a, 5
4b is fixed to the upper surfaces of the drain electrode substrates 57 and 61 extending outward from the lower surface of the package 64 with mounting screws 63. Therefore, the positive electrode terminal 56 and the electrode terminal 6
2 is provided at a position separated from the package 64 by the amount of the mounting screw 63. Therefore, the gaps existing between the positive electrode terminal 56 and the source electrode 60 and between the electrode terminal 62 and the source electrode 59 are large, and the wiring inductance existing between the respective wirings is large.
【0010】周知のように、半導体モジュール対54が
例えば10kHz程度のスイッチング周波数でスイッチ
ング駆動されるとき、各半導体モジュール54a,54
bの内部配線、外部との接続配線に存在する寄生インダ
クタンスによって、電圧サージが発生する。電圧サージ
は、スイッチング損失を発生させ、さらに、半導体モジ
ュール54a,54bを電気的に損傷させることがあ
る。このため、上記のアーム構造のように、正極側電極
端子56とソース電極60との間、及び、電極端子62
とソース電極59との間に配線インダクタンスが存在す
ると、各半導体モジュール54a,54bでのスイッチ
ング損失が大きくなり、さらに、各半導体モジュール5
4a,54bが損傷することが考えられる。
As is well known, when the semiconductor module pair 54 is switching-driven at a switching frequency of, for example, about 10 kHz, each semiconductor module 54a, 54
A voltage surge occurs due to the parasitic inductance existing in the internal wiring of b and the wiring connected to the outside. The voltage surge causes switching loss and may further electrically damage the semiconductor modules 54a and 54b. Therefore, like the arm structure described above, the space between the positive electrode terminal 56 and the source electrode 60, and the electrode terminal 62.
If the wiring inductance exists between the semiconductor module 5 and the source electrode 59, the switching loss in each of the semiconductor modules 54a and 54b increases, and further, each semiconductor module 5
It is possible that 4a and 54b are damaged.
【0011】又、電極端子62が板材であることから、
この電極端子62がソース電極60に接続される部分
と、母線電極板50との間の間隙が大きかった。このた
め、母線電極板50と電極端子62との間にも配線イン
ダクタンスが存在していた。その結果、各スイッチング
動作に伴う電圧サージ、スイッチング損失がさらに大き
くなる問題があった。
Since the electrode terminal 62 is a plate material,
The gap between the portion where the electrode terminal 62 is connected to the source electrode 60 and the busbar electrode plate 50 was large. Therefore, wiring inductance also exists between the busbar electrode plate 50 and the electrode terminals 62. As a result, there has been a problem that the voltage surge and switching loss associated with each switching operation are further increased.
【0012】又、三相インバータを形成する各アームの
中点である電極端子62には、三相インバータに接続す
るためのバスバーの一端が接続される。このとき、母線
電極板50の下方に位置する電極端子62にバスバーの
一端を直接固定することができないため、隣り合うアー
ムの中央部でバスバーの一端を固定するための図示しな
い接続用端子を電極端子62に別に組み付けていた。即
ち、インバータの組み立て時に、板材で形成した接続用
端子の一端を電極端子62に固定しておき、組み立ての
最後に、半導体モジュール対54の中央部まで延出させ
た接続用端子の他端にバスバーを固定する。その結果、
各アーム毎に半導体モジュール対54の電極端子62と
は別の接続用端子を設ける必要があり、部品点数及び組
み立て工数が多くなる問題があった。
Further, one end of a bus bar for connecting to the three-phase inverter is connected to the electrode terminal 62 which is the middle point of each arm forming the three-phase inverter. At this time, since one end of the bus bar cannot be directly fixed to the electrode terminal 62 located below the bus bar electrode plate 50, a connection terminal (not shown) for fixing one end of the bus bar at the central portion of the adjacent arm is used as an electrode. It was attached to the terminal 62 separately. That is, at the time of assembling the inverter, one end of the connection terminal formed of a plate material is fixed to the electrode terminal 62, and at the end of the assembly, the other end of the connection terminal extended to the central portion of the semiconductor module pair 54 is connected. Secure the busbar. as a result,
Since it is necessary to provide a connection terminal different from the electrode terminal 62 of the semiconductor module pair 54 for each arm, there is a problem that the number of parts and the number of assembling steps increase.
【0013】又、電極端子62から延出する接続用端子
にバスバーを固定するときに、板材からなる各接続用端
子が電極端子62と同じ高さにあるため、各接続用端子
にバスバーの一端を取付ねじで固定する作業が容易でな
い問題があった。
When the bus bar is fixed to the connecting terminal extending from the electrode terminal 62, since each connecting terminal made of a plate material is at the same height as the electrode terminal 62, one end of the bus bar is attached to each connecting terminal. There was a problem that it was not easy to fix the with a mounting screw.
【0014】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであって、その第1の目的は、インバータの
アームを構成する半導体モジュール対の配線インダクタ
ンスを低減することができる半導体モジュール対の接続
構造を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and a first object thereof is to provide a semiconductor module pair capable of reducing the wiring inductance of the semiconductor module pair forming the arm of the inverter. To provide the connection structure of.
【0015】又、第2の目的は、第1の目的に加えて、
半導体モジュールと母線電極板との間の配線インダクタ
ンスを低減することができる半導体モジュール対の接続
構造を提供することにある。
The second purpose is, in addition to the first purpose,
It is an object of the present invention to provide a semiconductor module pair connection structure capable of reducing wiring inductance between a semiconductor module and a bus bar electrode plate.
【0016】又、第3の目的は、第1の目的に加えて、
アームの中点にバスバーを接続するために、半導体モジ
ュールの電極と別の接続用端子を用いる必要がない半導
体モジュール対の接続構造を提供することにある。
The third purpose is, in addition to the first purpose,
An object of the present invention is to provide a semiconductor module pair connection structure in which it is not necessary to use a connection terminal different from the electrode of the semiconductor module in order to connect the bus bar to the middle point of the arm.
【0017】又、第4の目的は、第1の目的に加えて、
アームの中点に接続するバスバーの取付作業を容易に行
うことができる半導体モジュール対の接続構造を提供す
ることにある。
The fourth purpose is, in addition to the first purpose,
An object of the present invention is to provide a connection structure for a semiconductor module pair that enables easy attachment work of a bus bar connected to a middle point of an arm.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】上記第1及び第2の目的
を達成するため、請求項1に記載の発明は、第1半導体
モジュール及び第2半導体モジュールが隣接して設けら
れ、第1半導体モジュールでは、半導体スイッチング素
子が収容されたパッケージの一端面に、第1主電流入力
側電極基板が設けられるとともに、前記パッケージの他
端面に、該パッケージ内部で前記第1主電流入力側電極
基板に対して立設する第1主電流入力側電極が設けら
、第2半導体モジュールでは、半導体スイッチング素
子が収容されたパッケージの一端面に、第2主電流入力
側電極基板が設けられるとともに、前記パッケージの他
端面に、該パッケージ内部で前記第2主電流入力側電極
基板に対して立設する第2主電流入力側電極が設けら
れ、前記第1半導体モジュールの第1主電流入力側電極
基板と、前記第2半導体モジュールの第2主電流出力側
電極とが、前記パッケージの他端面側に配置された母線
電極板に対して接続されるとともに、第1半導体モジュ
ールの第1主電流出力側電極と、第2半導体モジュール
の第2主電流入力側電極基板とが、第2主電流入力側電
極を介して互いに接続されている半導体モジュール対の
接続構造において、前記第2主電流入力側電極は、前記
第2主電流出力側電極の立設部に流れる電流に対して、
近接した位置でほぼ平行となる電流を流すように前記第
2主電流入力側電極基板上に立設されるとともに、その
前記母線電極板側に該母線電極板に沿って延びるリブ
設けたことを特徴とする
In order to achieve the first and second objects, the invention according to claim 1 provides a first semiconductor.
The module and the second semiconductor module are provided adjacent to each other.
Is, in the first semiconductor module, to one end surface of the package on which the semiconductor switching element is accommodated, together with the first main current input electrode substrate provided, on the other end surface of the package, the package inside the first main current A first main current input side electrode standing upright on the input side electrode substrate is provided, and in the second semiconductor module, a semiconductor switching element is provided.
Input the second main current to one end of the package containing the child
In addition to the side electrode substrate being provided,
The second main current input side electrode inside the package on the end face.
A second main current input side electrode standing on the substrate is provided, and a first main current input side electrode substrate of the first semiconductor module and a second main current output side electrode of the second semiconductor module are provided. The first main current output side electrode of the first semiconductor module and the second main current input side electrode substrate of the second semiconductor module are connected to the bus bar electrode plate arranged on the other end surface side of the package. in the connection structure of the semiconductor module pairs are connected to each other via a second main current input electrode, the second main current input electrode, the current flowing through the standing portion of the second main current output electrode for,
While being erected on the second main current input electrode on the substrate so as to flow a current that is substantially parallel with close positions, the ribs extending along the generatrix electrode plate to the said bus electrode plate side <br / > It is characterized by being provided.
【0019】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の半導体モジュール対の接続構造において、前記リブ
は、前記第2主電流入力側電極を流れる電流の向きに延
びるように複数設けられている。
According to a second aspect of the present invention, in the connection structure for a semiconductor module pair according to the first aspect, a plurality of the ribs are provided so as to extend in a direction of a current flowing through the second main current input side electrode. ing.
【0020】 上記第1及び第3の目的を達成するた
め、請求項3に記載の発明は、第1半導体モジュール及
び第2半導体モジュールが隣接して設けられ、第1半導
体モジュールでは、半導体スイッチング素子が収容され
たパッケージの一端面に、第1主電流入力側電極基板が
設けられるとともに、前記パッケージの他端面に、該パ
ッケージ内部で前記第1主電流入力側電極基板に対して
立設する第1主電流入力側電極が設けられ、第2半導体
モジュールでは、半導体スイッチング素子が収容された
パッケージの一端面に、第2主電流入力側電極基板が設
けられるとともに、前記パッケージの他端面に、該パッ
ケージ内部で前記第2主電流入力側電極基板に対して立
設する第2主電流入力側電極が設けられ、前記第1半導
体モジュールの第1主電流入力側電極基板と、前記第2
半導体モジュールの第2主電流出力側電極とが、前記パ
ッケージの他端面側に配置された母線電極板に対して接
続されるとともに、第1半導体モジュールの第1主電流
出力側電極と、第2半導体モジュールの第2主電流入力
側電極基板とが、第2主電流入力側電極を介して互いに
接続されている半導体モジュール対の接続構造におい
て、前記第2主電流入力側電極には、前記両半導体モジ
ュールの中点をモータ側に接続するバスバーの一端を固
定するための接続用端子部が一体構造で設けられている
半導体モジュール対の接続構造である。
In order to achieve the above first and third objects, the invention according to claim 3 provides a first semiconductor module and
And a second semiconductor module are provided adjacent to each other, and
The body module, one end surface of the package on which the semiconductor switching element is accommodated, together with the first main current input electrode substrate provided, on the other end surface of the package, the package inside the first main current input electrode substrate A first main current input side electrode standing upright with respect to the second semiconductor
The module contained a semiconductor switching element
The second main current input side electrode substrate is installed on one end surface of the package.
The package is attached to the other end surface of the package.
Stand inside the cage against the second main current input side electrode substrate.
A second main current input side electrode to be provided, the first main current input side electrode substrate of the first semiconductor module, and the second main current input side electrode substrate.
The second main current output side electrode of the semiconductor module is connected to the bus bar electrode plate arranged on the other end surface side of the package, and the first main current output side electrode of the first semiconductor module and the second main current output side electrode a second main current input electrode substrate of the semiconductor module, in the connection structure of the semiconductor module pairs are connected to each other via a second main current input electrode, the second main current input electrode, said both It is a connection structure of a semiconductor module pair in which a connection terminal portion for fixing one end of a bus bar that connects the middle point of the semiconductor module to the motor side is provided in an integrated structure.
【0021】 上記第1及び第4の目的を達成するた
め、請求項4に記載の発明は、第1半導体モジュール及
び第2半導体モジュールが隣接して設けられ、第1半導
体モジュールでは、半導体スイッチング素子が収容され
たパッケージの一端面に、第1主電流入力側電極基板が
設けられるとともに、前記パッケージの他端面に、該パ
ッケージ内部で前記第1主電流入力側電極基板に対して
立設する第1主電流入力側電極が設けられ、第2半導体
モジュールでは、半導体スイッチング素子が収容された
パッケージの一端面に、第2主電流入力側電極基板が設
けられるとともに、前記パッケージの他端面に、該パッ
ケージ内部で前記第2主電流入力側電極基板に対して立
設する第2主電流入力側電極が設けられ、前記第1半導
体モジュールの第1主電流入力側電極基板と、前記第2
半導体モジュールの第2主電流出力側電極とが、前記パ
ッケージの他端面側に配置された母線電極板に対して接
続されるとともに、第1半導体モジュールの第1主電流
出力側電極と、第2半導体モジュールの第2主電流入力
側電極基板とが、第2主電流入力側電極を介して互いに
接続されている半導体モジュール対の接続構造におい
て、前記母線電極板は、前記第2主電流入力側電極の上
方で支持され、前記第2主電流入力側電極には、両半導
体モジュールの中点をモータ側に接続するバスバーの一
端を固定するための接続用端子が設けられているととも
に、該接続用端子は、前記バスバーの取付面が、前記母
線電極板に対して各半導体モジュールの配置側とは反対
で、前記母線電極板よりも上方へ離間した置に設け
られていることを特徴とする
In order to achieve the above first and fourth objects, the invention according to a fourth aspect provides a first semiconductor module and
And a second semiconductor module are provided adjacent to each other, and
The body module, one end surface of the package on which the semiconductor switching element is accommodated, together with the first main current input electrode substrate provided, on the other end surface of the package, the package inside the first main current input electrode substrate A first main current input side electrode standing upright with respect to the second semiconductor
The module contained a semiconductor switching element
The second main current input side electrode substrate is installed on one end surface of the package.
The package is attached to the other end surface of the package.
Stand inside the cage against the second main current input side electrode substrate.
A second main current input side electrode to be provided, the first main current input side electrode substrate of the first semiconductor module, and the second main current input side electrode substrate.
The second main current output side electrode of the semiconductor module is connected to the bus bar electrode plate arranged on the other end surface side of the package, and the first main current output side electrode of the first semiconductor module and the second main current output side electrode In a connection structure of a semiconductor module pair in which a second main current input side electrode substrate of a semiconductor module is connected to each other via a second main current input side electrode, the bus bar electrode plate is the second main current input side. On the electrode
Supported on one side, the second main current input side electrode is provided with a connecting terminal for fixing one end of a bus bar connecting the middle point of both semiconductor modules to the motor side, and the connecting terminal. the mounting surface of the bus bar, and the arrangement side of the semiconductor module to the bus electrode plates on the opposite side, characterized in that provided in the position spaced above the above the bus electrode plate .
【0022】 請求項5に記載の発明は、請求項1〜請
求項4のいずれか一項に記載の半導体モジュール対の接
続構造において、前記第2主電流入力側電極は、前記第
2主電流入力側電極基板の裏面から挿通される取付ねじ
が螺合することによって該第2主電流入力側電極基板の
表面に固定されている。
According to a fifth aspect of the invention, in the connection structure of the semiconductor module pair according to any one of the first to fourth aspects, the second main current input side electrode is the second main current. It is fixed to the surface of the second main current input side electrode substrate by screwing a mounting screw inserted from the back side of the input side electrode substrate.
【0023】 請求項6に記載の発明は、請求項1〜請
求項5のいずれか一項に記載の半導体モジュール対の接
続構造において、前記第2主電流入力側電極には、温度
センサを固定するセンサ固定部が、前記第2主電流入力
側電極基板に密接するように一体構造で設けられてい
る。
According to a sixth aspect of the invention, in the connection structure of the semiconductor module pair according to any one of the first to fifth aspects, a temperature sensor is fixed to the second main current input side electrode. The sensor fixing portion is provided as an integral structure so as to be in close contact with the second main current input side electrode substrate.
【0024】請求項7に記載の発明は、請求項1〜請求
項6のいずれか一項に記載の半導体モジュール対の接続
構造によって、各アームの半導体モジュール対が接続さ
れているインバータである。
The invention described in claim 7 is an inverter in which the semiconductor module pair of each arm is connected by the connection structure of the semiconductor module pair according to any one of claims 1 to 6.
【0025】(作用)請求項1に記載の発明によれば、
第1半導体モジュールがオン状態で第2半導体モジュー
ルがオフ状態のときには、電源の電流が母線電極板から
第1主電流入力側電極を通って第1主電流入力側電極基
板に流れ、第1主電流入力側電極基板から半導体スイッ
チング素子を通って第1主電流出力側電極に流れる。そ
して、中点である第1主電流出力側電極からモータ側に
流れる。このとき、第1主電流入力側電極の直立部を流
れる電流と、第1主電流出力側電極の直立部とを流れる
電流とが、近接する位置で互いに平行にかつ反対向きに
流れる。その結果、第1主電流入力側電極の直立部と、
第1主電流出力側電極の直立部との間において配線イン
ダクタンスが減少する。又、第1半導体モジュールがオ
フ状態で第2半導体モジュールがオン状態のときには、
モータからの電流が中点である第2主電流入力側電極を
通って第2主電流入力側電極基板に流れ、第2主電流入
力側電極基板から半導体スイッチング素子を通って第2
主電流出力側電極に流れる。そして、第2主電流出力側
電極から母線電極板に流れる。このとき、第2主電流入
力側電極の直立部を流れる電流と、第2主電流出力側電
極の直立部とを流れる電流とが、近接する位置で互いに
平行にかつ反対向きに流れる。その結果、第2主電流入
力側電極の直立部と、第2主電流出力側電極の直立部と
における配線インダクタンスが減少する。又、第2主電
流入力側電極のリブを流れる電流と、母線電極板を流れ
る電流とが、近接する位置で互いに平行にかつ反対向き
に流れる。その結果、第2主電流入力側電極と母線電極
板とにおける配線インダクタンスが減少する。従って、
アームを構成する半導体モジュール対の配線インダクタ
ンスが減少する。
(Operation) According to the invention described in claim 1,
When the first semiconductor module is in the ON state and the second semiconductor module is in the OFF state, the current of the power source flows from the bus bar electrode plate through the first main current input side electrode to the first main current input side electrode substrate, It flows from the current input side electrode substrate to the first main current output side electrode through the semiconductor switching element. Then, it flows from the first main current output side electrode which is the middle point to the motor side. At this time, the current flowing through the upright portion of the first main current input side electrode and the current flowing through the upright portion of the first main current output side electrode flow in parallel and in opposite directions at close positions. As a result, the upright portion of the first main current input side electrode,
The wiring inductance is reduced between the upright portion of the first main current output side electrode. When the first semiconductor module is in the off state and the second semiconductor module is in the on state,
The current from the motor flows to the second main current input side electrode substrate through the second main current input side electrode which is the midpoint, and passes from the second main current input side electrode substrate to the semiconductor switching element to the second main current input side electrode substrate.
It flows to the main current output side electrode. Then, it flows from the second main current output side electrode to the bus bar electrode plate. At this time, the current flowing through the upright portion of the second main current input side electrode and the current flowing through the upright portion of the second main current output side electrode flow in parallel and in opposite directions at close positions. As a result, the wiring inductance in the upright portion of the second main current input side electrode and the upright portion of the second main current output side electrode is reduced. Further, the current flowing through the rib of the second main current input side electrode and the current flowing through the bus bar electrode plate flow in parallel to each other and in opposite directions at positions close to each other. As a result, the wiring inductance between the second main current input side electrode and the bus bar electrode plate is reduced. Therefore,
The wiring inductance of the semiconductor module pair forming the arm is reduced.
【0026】請求項2に記載の発明によれば、請求項1
に記載の発明の作用に加えて、第2半導体モジュールを
モータからの電流が流れるとき、第2主電流入力側電極
の各リブを流れる電流と、母線電極板を流れる電流と
が、近接する位置で互いに平行にかつ反対向きに流れ
る。その結果、第2主電流入力側電極と母線電極板との
間の配線インダクタンスが一層減少する。
According to the invention of claim 2, claim 1
In addition to the function of the invention described in (1), when the current from the motor flows through the second semiconductor module, the current flowing through each rib of the second main current input side electrode and the current flowing through the bus bar electrode plate are close to each other. Flow parallel to each other and in opposite directions. As a result, the wiring inductance between the second main current input side electrode and the bus bar electrode plate is further reduced.
【0027】請求項3に記載の発明によれば、第2主電
流入力側電極に一体構造で設けられた接続用端子部にバ
スバーの一端が固定されるので、バスバーを固定するた
めに別に用意した接続用端子を第2主電流入力側電極に
組み付ける必要がない。
According to the third aspect of the invention, since one end of the bus bar is fixed to the connection terminal portion integrally formed with the second main current input side electrode, it is separately prepared for fixing the bus bar. It is not necessary to assemble the connecting terminal to the second main current input side electrode.
【0028】請求項4に記載の発明によれば、バスバー
の一端を固定する接続用端子の取付面が、半導体モジュ
ール対に組み付けた母線電極板に対して各半導体モジュ
ールの配置側とは反対側に位置するので、バスバー自体
を主電流入力側電極及び母線電極板から逃げる形状とす
ることなく、バスバーが母線電極板から離れた位置に配
置される。
According to the invention described in claim 4, the mounting surface of the connecting terminal for fixing one end of the bus bar is opposite to the side where the semiconductor modules are arranged with respect to the bus bar electrode plate assembled to the semiconductor module pair. Therefore, the bus bar is arranged at a position away from the bus bar electrode plate without forming the bus bar itself to escape from the main current input side electrode and the bus bar electrode plate.
【0029】 請求項5に記載の発明によれば、請求項
1〜請求項4のいずれか一項に記載の発明の作用に加え
て、第2主電流入力側電極基板に第2主電流入力側電極
を固定するための面積が、第2主電流入力側電極の面積
だけですむ。従って、第2半導体モジュールの設置面積
が、パッケージの面積に、第2主電流入力側電極の面積
を加えた面積ですむ。
According to the invention of claim 5, in addition to the operation of the invention of any one of claims 1 to 4, the second main current input side electrode substrate is provided with the second main current input. The area for fixing the side electrode is only the area of the second main current input side electrode. Therefore, the installation area of the second semiconductor module is the area of the package plus the area of the second main current input side electrode.
【0030】 請求項6に記載の発明によれば、請求項
1〜請求項5のいずれか一項に記載の発明の作用に加え
て、第2半導体モジュールの半導体チップの温度上昇に
よる第2主電流入力側電極基板の温度が、第2主電流入
力側電極基板上に配置された第2主電流入力側電極の固
定部に固定された温度検出素子によって検出される。従
って、半導体チップの温度に近い温度が検出される。
According to the invention of claim 6, in addition to the operation of the invention of any one of claims 1 to 5, the second main component due to the temperature rise of the semiconductor chip of the second semiconductor module is provided. The temperature of the current input side electrode substrate is detected by the temperature detection element fixed to the fixed portion of the second main current input side electrode arranged on the second main current input side electrode substrate. Therefore, a temperature close to the temperature of the semiconductor chip is detected.
【0031】請求項7に記載の発明によれば、インバー
タの各アームの半導体モジュール対の接続構造が請求項
1〜請求項6のいずれか一項に記載の発明の作用をな
す。
According to the invention described in claim 7, the connection structure of the semiconductor module pair of each arm of the inverter functions as the invention described in any one of claims 1 to 6.
【0032】[0032]
【発明の実施の形態】以下、本発明を一対の三相インバ
ータからなるデュアルインバータ構造のインバータユニ
ットに具体化した一実施の形態を図1〜図8に従って説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is embodied in an inverter unit having a dual inverter structure consisting of a pair of three-phase inverters will be described below with reference to FIGS.
【0033】図3,4に示すように、インバータユニッ
ト10は、一対の三相インバータ11,12からなるデ
ュアルインバータ構造を備え、インバータユニット10
の放熱を行うためのヒートシンクHに設けられている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the inverter unit 10 has a dual inverter structure composed of a pair of three-phase inverters 11 and 12.
Is provided on the heat sink H for radiating heat.
【0034】インバータユニット10は、バッテリの各
電極に接続される板状の母線電極板13を備えている。
この母線電極板13の幅方向の一側には三相インバータ
11を構成する3つの半導体モジュール対14A〜14
Cが配置され、他側には三相インバータ12を構成する
3つの半導体モジュール対15A〜15Cが配置されて
いる。又、母線電極板13の上面には、複数の平滑コン
デンサ16が配列されている。
The inverter unit 10 includes a plate-shaped busbar electrode plate 13 connected to each electrode of the battery.
Three semiconductor module pairs 14A to 14 that configure the three-phase inverter 11 are provided on one side in the width direction of the busbar electrode plate 13.
C is arranged, and three semiconductor module pairs 15A to 15C forming the three-phase inverter 12 are arranged on the other side. A plurality of smoothing capacitors 16 are arranged on the upper surface of the busbar electrode plate 13.
【0035】図5に示すように、各三相インバータ1
1,12は、それぞれ母線電極板13によって、各平滑
コンデンサ16と共に、バッテリBaの正側電極と負側
電極との間に並列にブリッジ接続されている。三相イン
バータ11は走行用モータM1の駆動回路であって、各
半導体モジュール対14A〜14Cによって3相のアー
ムが形成され、その各中点がそれぞれ走行用モータM1
に接続されている。三相インバータ12は荷役用モータ
M2の駆動回路であって、各半導体モジュール対15A
〜15Cによって3相のアームが形成され、その各中点
がそれぞれ荷役用モータM2に接続されている。
As shown in FIG. 5, each three-phase inverter 1
1, 1 and 12 are bridge-connected in parallel between each positive electrode and negative electrode of the battery Ba together with each smoothing capacitor 16 by the busbar electrode plate 13. The three-phase inverter 11 is a drive circuit for the traveling motor M1, and each semiconductor module pair 14A to 14C forms a three-phase arm, and the respective middle points thereof are the traveling motor M1.
It is connected to the. The three-phase inverter 12 is a drive circuit for the cargo handling motor M2, and each semiconductor module pair 15A
.About.15C form a three-phase arm, and the respective midpoints thereof are connected to the cargo handling motor M2.
【0036】図6に示すように、三相インバータ11及
び三相インバータ12は、それぞれの3つの半導体モジ
ュール対14A〜14C,15A〜15Cが互いに近接
した状態で配置されている。各半導体モジュール対は、
バッテリBaの正極側に接続された第1半導体モジュー
ル17と、負極側に接続された第2半導体モジュール1
8からなり、両半導体モジュール17,18は、近接し
た状態でヒートシンクH上に配置固定されている。
As shown in FIG. 6, the three-phase inverter 11 and the three-phase inverter 12 are arranged such that the three semiconductor module pairs 14A to 14C and 15A to 15C are close to each other. Each semiconductor module pair is
The first semiconductor module 17 connected to the positive electrode side of the battery Ba and the second semiconductor module 1 connected to the negative electrode side.
The two semiconductor modules 17 and 18 are arranged and fixed on the heat sink H in a state of being close to each other.
【0037】母線電極板13は、図2に示すように、バ
ッテリBaの正側電極に接続される正極側電極19と、
バッテリBaの負側電極に接続される負極側電極20と
が、絶縁シート13aを介在して積層されたものであ
る。即ち、母線電極板13は、正極側電極19、負極側
電極20及び絶縁シート13aで構成されている。正極
側電極19は各半導体モジュール対14A〜14C,1
5A〜15C側に配置され、負極側電極20上に各平滑
コンデンサ16が配置されている。図3,4に示すよう
に、母線電極板13は、その幅方向での端部が、第1半
導体モジュール17と第2半導体モジュール18との間
に位置するように設けられている。
As shown in FIG. 2, the bus bar electrode plate 13 has a positive electrode 19 connected to the positive electrode of the battery Ba,
The negative electrode 20 connected to the negative electrode of the battery Ba is laminated with the insulating sheet 13a interposed. That is, the busbar electrode plate 13 includes the positive electrode 19, the negative electrode 20, and the insulating sheet 13a. The positive electrode 19 is a semiconductor module pair 14A to 14C, 1
The smoothing capacitors 16 are arranged on the 5A to 15C sides and on the negative electrode 20. As shown in FIGS. 3 and 4, the busbar electrode plate 13 is provided such that its end portion in the width direction is located between the first semiconductor module 17 and the second semiconductor module 18.
【0038】各半導体モジュール17,18は、図2に
示すように、半導体スイッチング素子としてのMOSF
ETが形成された半導体チップ21がパッケージ22内
に複数配列されたマルチチップモジュールであって、全
体で1つのMOSFETと等価である。パッケージ22
は合成樹脂で形成され、板状の半導体チップ21が1列
に配列された方向が長手方向とされている。従って、図
2では、1個の半導体チップ21のみ図示する。
As shown in FIG. 2, each semiconductor module 17, 18 has a MOSF as a semiconductor switching element.
This is a multi-chip module in which a plurality of semiconductor chips 21 on which ETs are formed are arranged in a package 22, and is equivalent to one MOSFET as a whole. Package 22
Is made of synthetic resin, and the direction in which the plate-shaped semiconductor chips 21 are arranged in one row is the longitudinal direction. Therefore, in FIG. 2, only one semiconductor chip 21 is shown.
【0039】図2に示すように、第1半導体モジュール
17は、パッケージ22の下面に、第1主電流入力側電
極基板としての第1ドレイン電極基板23を備えるとと
もに、パッケージ22の上面に露出する第1主電流出力
側電極としての第1ソース電極24を3つ備えている。
第1ドレイン電極基板23は、各半導体チップ21の放
熱用基板であって、各半導体チップ21はパッケージ2
2内において第1ドレイン電極基板23の上面に設置さ
れている。尚、パッケージ22の上面には、ゲート電極
Gが設けられている。
As shown in FIG. 2, the first semiconductor module 17 includes a first drain electrode substrate 23 as a first main current input side electrode substrate on the lower surface of the package 22 and is exposed on the upper surface of the package 22. Three first source electrodes 24 as first main current output side electrodes are provided.
The first drain electrode substrate 23 is a substrate for heat dissipation of each semiconductor chip 21, and each semiconductor chip 21 is a package 2
2 is installed on the upper surface of the first drain electrode substrate 23. Note that the upper surface of the package 22, is provided Gate electrode G.
【0040】第1ドレイン電極基板23は、パッケージ
22の下面から幅方向の一方に所定幅だけ延出された固
定部23aを備える。各第1ソース電極24は同一形状
であって、断面が「コ」字形状に形成された板材からな
る。そして、第1ソース電極24は、上側水平部24a
がパッケージ22の上面に配置され、立設部としての垂
直部24bと、下側水平部24cとがパッケージ22の
内部に配置されている。各第1ソース電極24は、垂直
部24bが、第1ドレイン電極基板23に対して垂直に
配置されるとともに、第1ドレイン電極基板23の固定
部23aに近接した位置に配置された状態で、幅方向が
パッケージ22の長手方向となるように一列に配列され
ている。
The first drain electrode substrate 23 includes a fixing portion 23a extending from the lower surface of the package 22 in one of the widthwise directions by a predetermined width. The first source electrodes 24 have the same shape and are made of a plate material having a “U” -shaped cross section. The first source electrode 24 has the upper horizontal portion 24a.
Is arranged on the upper surface of the package 22, and a vertical portion 24b as a standing portion and a lower horizontal portion 24c are arranged inside the package 22. In each of the first source electrodes 24, the vertical portion 24b is arranged vertically to the first drain electrode substrate 23, and is arranged in a position close to the fixed portion 23a of the first drain electrode substrate 23, They are arranged in a line so that the width direction is the longitudinal direction of the package 22.
【0041】同様に、第2半導体モジュール18は、パ
ッケージ22の下面に、第2主電流入力側電極基板とし
ての第2ドレイン電極基板25を備えるとともに、パッ
ケージ22の上面に露出する第2主電流出力側電極とし
ての第2ソース電極26を3つ備えている。第2ドレイ
ン電極基板25は、各半導体チップ21の放熱用基板で
あって、各半導体チップ21はパッケージ22内におい
て第2ドレイン電極基板25の上面に設置されている。
尚、パッケージ22の上面には、ゲート電極Gが設けら
れている。
Similarly, the second semiconductor module 18 includes the second drain electrode substrate 25 as the second main current input side electrode substrate on the lower surface of the package 22 and the second main current exposed on the upper surface of the package 22. Three second source electrodes 26 are provided as output side electrodes. The second drain electrode substrate 25 is a heat dissipation substrate for each semiconductor chip 21, and each semiconductor chip 21 is installed on the upper surface of the second drain electrode substrate 25 in the package 22.
A gate electrode G is provided on the upper surface of the package 22.
【0042】第2ドレイン電極基板25は、パッケージ
22の下面から幅方向の一方に所定幅だけ延出された固
定部25aを備える。各第2ソース電極26は同一形状
であって、断面が「コ」字形状に形成された板材からな
る。そして、第2ソース電極26は、上側水平部26a
がパッケージ22の上面に配置され、立設部としての垂
直部26bと、下側水平部26cとがパッケージ22の
内部に配置されている。各第2ソース電極26は、垂直
部26bが、第2ドレイン電極基板25に対して垂直に
配置されるとともに、第2ドレイン電極基板25の固定
部25aに近接する位置に配置された状態で、幅方向が
パッケージ22の長手方向となるように一列に配列され
ている。
The second drain electrode substrate 25 includes a fixing portion 25a extending from the lower surface of the package 22 in one of the width directions by a predetermined width. Each second source electrode 26 has the same shape and is made of a plate material having a U-shaped cross section. The second source electrode 26 has the upper horizontal portion 26a.
Are arranged on the upper surface of the package 22, and a vertical portion 26b as a standing portion and a lower horizontal portion 26c are arranged inside the package 22. In each of the second source electrodes 26, the vertical portion 26b is arranged vertically to the second drain electrode substrate 25 and is arranged in a position close to the fixed portion 25a of the second drain electrode substrate 25, They are arranged in a line so that the width direction is the longitudinal direction of the package 22.
【0043】そして、両半導体モジュール17,18
は、第1又は第2ドレイン電極基板23,25を絶縁シ
ート27を介在してヒートシンクHの上面に密接させた
状態で、かつ、第1又は第2ドレイン電極基板23,2
5の固定部23a,25aを向き合わせた状態で、ヒー
トシンクH上に配置されている。尚、各半導体モジュー
ル17,18には、還流ダイオード、スナバ回路が設け
られた回路基板28がそれぞれ固定されている。
Both semiconductor modules 17 and 18
Is in a state where the first or second drain electrode substrate 23, 25 is brought into close contact with the upper surface of the heat sink H with the insulating sheet 27 interposed, and the first or second drain electrode substrate 23, 2
5, the fixing portions 23a and 25a of the No. 5 are arranged on the heat sink H. A circuit board 28 provided with a free wheeling diode and a snubber circuit is fixed to each of the semiconductor modules 17 and 18.
【0044】又、両半導体モジュール17,18には、
図1,2に示すように、バッテリBaに対してブリッジ
接続するための第1ドレイン電極29と、主電流入力側
電極としての第2ドレイン電極30とが設けられてい
る。第1ドレイン電極29は、第1半導体モジュール1
7の第1ドレイン電極基板23を正極側電極19に接続
し、第2ドレイン電極30は、第1半導体モジュール1
7の各第1ソース電極24を第2半導体モジュール18
の第2ドレイン電極基板25に接続する。尚、第2半導
体モジュール18の各第2ソース電極26には、負極側
電極20から外側に延出された負極側電極端子20aが
接続されている。
Further, both semiconductor modules 17 and 18 include
As shown in FIGS. 1 and 2, a first drain electrode 29 for bridge connection to the battery Ba and a second drain electrode 30 as a main current input side electrode are provided. The first drain electrode 29 serves as the first semiconductor module 1
The first drain electrode substrate 23 of No. 7 is connected to the positive electrode side electrode 19, and the second drain electrode 30 is the first semiconductor module 1
7 of the first source electrodes 24 to the second semiconductor module 18
Of the second drain electrode substrate 25. A negative electrode terminal 20 a extending outward from the negative electrode 20 is connected to each second source electrode 26 of the second semiconductor module 18.
【0045】第1ドレイン電極29は、図1,2に示す
ように、正面視で「U」字形状に形成されたブロック体
であって、第1ドレイン電極基板23の固定部23a上
に、その両垂直部29aが、半導体モジュール17のパ
ッケージ22の長手方向の両端部に配置されるように設
けられている。第1ドレイン電極29は、その両垂直部
29aが、各第1ソース電極24の垂直部24bと平行
となる状態で、かつ、各第1ソース電極24側に最大限
近接した状態で設けられている。各垂直部29aには、
図3に示すように、その上面に、正極側電極19から延
出された正側電極端子19aがそれぞれ接続されてい
る。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first drain electrode 29 is a block body formed in a "U" shape in a front view, and on the fixing portion 23a of the first drain electrode substrate 23, The both vertical portions 29a are provided so as to be arranged at both ends of the package 22 of the semiconductor module 17 in the longitudinal direction. The first drain electrode 29 is provided such that both vertical portions 29a thereof are parallel to the vertical portions 24b of the respective first source electrodes 24 and are in the state of being as close as possible to the respective first source electrode 24 sides. There is. Each vertical portion 29a includes
As shown in FIG. 3, positive side electrode terminals 19 a extending from the positive electrode side electrode 19 are connected to the upper surface thereof.
【0046】尚、第1ドレイン電極基板23の固定部2
3aは、その上面の面積が、第1ドレイン電極29を上
面に固定するために必要なだけの大きさに形成されてい
る。そして、第1ドレイン電極29は、第1ドレイン電
極基板23の下面から挿通される取付ねじ31が螺合す
ることによって固定部23aの上面に固定されている。
The fixed portion 2 of the first drain electrode substrate 23
3a is formed such that the area of its upper surface is large enough to fix the first drain electrode 29 to the upper surface. Then, the first drain electrode 29 is fixed to the upper surface of the fixing portion 23a by screwing the mounting screw 31 inserted from the lower surface of the first drain electrode substrate 23.
【0047】第2ドレイン電極30は、図1,2,7に
示すように、側面視で「L」字形状に形成されたブロッ
ク体であって、第2ドレイン電極基板25の固定部25
a上に、その水平部30aが、第1半導体モジュール1
7の各第1ソース電極24の上方まで延出するように設
けられている。第2ドレイン電極30は、水平部30a
が、第1ドレイン電極29の両垂直部29aの間を通っ
て、各第1ソース電極24側に延びるように形成されて
いる。第2ドレイン電極30は、その垂直部30bが、
各第2ソース電極26の垂直部26bと平行となる状態
で、かつ、各第2ソース電極26側に最大限近接した状
態で設けられている。
As shown in FIGS. 1, 2, and 7, the second drain electrode 30 is a block body formed in an “L” shape in a side view, and is a fixing portion 25 of the second drain electrode substrate 25.
The horizontal portion 30a of the first semiconductor module 1
It is provided so as to extend above the respective first source electrodes 24 of No. 7. The second drain electrode 30 has a horizontal portion 30a.
Are formed so as to extend between the vertical portions 29a of the first drain electrode 29 and extend toward the first source electrode 24 side. The vertical portion 30b of the second drain electrode 30 is
It is provided in a state of being parallel to the vertical portion 26b of each second source electrode 26, and in a state of being as close as possible to each second source electrode 26 side.
【0048】尚、第2ドレイン電極基板25の固定部2
5aは、その上面の面積が、第2ドレイン電極30を上
面に固定するために必要なだけの大きさに形成されてい
る。そして、第2ドレイン電極30は、第2ドレイン電
極基板25の下面から挿通される取付ねじ31が螺合す
ることによって固定部25aの上面に固定されている。
The fixed portion 2 of the second drain electrode substrate 25
5a is formed such that the area of its upper surface is large enough to fix the second drain electrode 30 to the upper surface. Then, the second drain electrode 30 is fixed to the upper surface of the fixing portion 25a by screwing the mounting screw 31 inserted from the lower surface of the second drain electrode substrate 25.
【0049】又、第2ドレイン電極30の水平部30a
には、母線電極板13側に、該母線電極板13に沿っ
て、かつ、第2ドレイン電極30を流れる電流の向きに
延びるように、複数のリブ32a,32bが設けられて
いる。各リブ32a,32bは、その上面が、正極側電
極19の下面に近接した状態に設けられている。
Also, the horizontal portion 30a of the second drain electrode 30.
Is provided with a plurality of ribs 32a and 32b on the busbar electrode plate 13 side so as to extend along the busbar electrode plate 13 and in the direction of the current flowing through the second drain electrode 30. The upper surfaces of the ribs 32a and 32b are provided so as to be close to the lower surface of the positive electrode 19.
【0050】又、第2ドレイン電極30には、図1,
4,7に示すように、両半導体モジュール17,18の
中点をモータM1,M2に接続するバスバーBの一端を
固定するための接続用端子部33が一体構造で設けられ
ている。接続用端子部33は、図4に示すように、バス
バーBの一端を当接させた状態で固定するための取付面
33aが、母線電極板13に対して各半導体モジュール
17,18の配置側と反対側に位置するように設けられ
ている。
Further, the second drain electrode 30 has a structure shown in FIG.
As shown in FIGS. 4 and 7, a connection terminal portion 33 for fixing one end of the bus bar B that connects the midpoints of both semiconductor modules 17 and 18 to the motors M1 and M2 is provided as an integral structure. As shown in FIG. 4, the connection terminal portion 33 has a mounting surface 33a for fixing one end of the bus bar B in contact with the bus bar electrode plate 13 on which the semiconductor modules 17, 18 are arranged. It is provided so as to be located on the opposite side.
【0051】図7,8に示すように、第2ドレイン電極
30の垂直部30bには、その横面下部に、半導体モジ
ュール17の温度を検出する温度センサとしてのサーミ
スタTを固定するためのセンサ固定部34が一体構造で
延出形成されている。センサ固定部34は、図8に示す
ように、第1ドレイン電極基板23の固定部23aの上
面に密接するように設けられている。センサ固定部34
の上面には、取付ねじ35で固定されたサーミスタTの
回転を規制して、サーミスタTが第1ドレイン電極29
に接触しないようにするための規制片34aが突出形成
されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, in the vertical portion 30b of the second drain electrode 30, a sensor for fixing a thermistor T as a temperature sensor for detecting the temperature of the semiconductor module 17 at the lower portion of the lateral surface thereof. The fixing portion 34 is formed as an integral structure by extension. As shown in FIG. 8, the sensor fixing portion 34 is provided so as to be in close contact with the upper surface of the fixing portion 23 a of the first drain electrode substrate 23. Sensor fixing part 34
On the upper surface of the thermistor T, the rotation of the thermistor T fixed by the mounting screw 35 is regulated so that the thermistor T can prevent the
A restricting piece 34a is formed so as not to come into contact with.
【0052】図1,2,4に示すように、第2ドレイン
電極30には、絶縁シート13aが配置されている。絶
縁シート13aは、第2ドレイン電極30と正極側電極
19との間を絶縁するように設けられている。絶縁シー
ト13aは、その長手方向に設けられた各袖片37a
が、第1ドレイン電極29の各垂直部29aと第2ドレ
イン電極30との間にそれぞれ介在されることで長手方
向に固定保持されている。又、絶縁シート13aは、そ
の幅方向の一方に設けられた袖片37bが、第1半導体
モジュール17の各第1ソース電極24と、その回路基
板28との間に介在され、他方に設けられた袖片37c
が、第2ドレイン電極30と、第2半導体モジュール1
8のパッケージ22との間に介在されることで幅方向に
固定保持されている。
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the second drain electrode 30 is provided with an insulating sheet 13a. The insulating sheet 13a is provided so as to insulate the second drain electrode 30 and the positive electrode 19 from each other. The insulating sheet 13a includes sleeve pieces 37a provided in the longitudinal direction thereof.
Are interposed between the vertical portions 29a of the first drain electrode 29 and the second drain electrode 30 to be fixedly held in the longitudinal direction. Further, in the insulating sheet 13a, the sleeve piece 37b provided on one side in the width direction is interposed between each first source electrode 24 of the first semiconductor module 17 and the circuit board 28, and provided on the other side. Cuffs 37c
However, the second drain electrode 30 and the second semiconductor module 1
It is fixedly held in the width direction by being interposed between the eight packages 22.
【0053】そして、各三相インバータ11,12の各
半導体モジュール対14A〜14C,15A〜15C
は、全て同一の構成を備えている。三相インバータ11
には、図示しない走行制御回路から、各アームの半導体
モジュール対14A〜14Cが交互にオン・オフするよ
うにスイッチング駆動する制御信号が所定のスイッチン
グシーケンスで各ゲート電極Gに供給される。三相イン
バータ11は、各半導体モジュール対14A〜14Cに
供給される制御信号に応じた電圧、周波数及び位相の三
相交流を走行用モータM1に供給する。同様に、三相イ
ンバータ12は、図示しない荷役制御回路から供給され
る制御信号によってスイッチング動作し、制御信号に応
じた電圧、周波数及び位相の三相交流を荷役用モータM
2に供給する。
Then, the semiconductor module pairs 14A to 14C and 15A to 15C of the three-phase inverters 11 and 12, respectively.
Have the same configuration. Three-phase inverter 11
In the above, a drive control circuit (not shown) supplies a control signal for switching driving so that the semiconductor module pairs 14A to 14C of each arm are alternately turned on / off to each gate electrode G in a predetermined switching sequence. The three-phase inverter 11 supplies the traveling motor M1 with a three-phase alternating current having a voltage, a frequency and a phase according to the control signal supplied to each of the semiconductor module pairs 14A to 14C. Similarly, the three-phase inverter 12 performs a switching operation according to a control signal supplied from a cargo handling control circuit (not shown), and generates a three-phase alternating current having a voltage, a frequency, and a phase corresponding to the control signal from the cargo handling motor M.
Supply to 2.
【0054】次に、以上のように構成されたインバータ
のアームを構成する半導体モジュール対の接続構造の作
用について説明する。第1半導体モジュール17がオン
状態で第2半導体モジュール18がオフ状態のときに
は、バッテリBaの電流が正極側電極19から第1ドレ
イン電極29を通って第1ドレイン電極基板23に流
れ、第1ドレイン電極基板23から各半導体チップ21
を通って各第1ソース電極24に流れる。そして、各第
1ソース電極24から第2ドレイン電極30に固定され
ているバスバーBを介して走行用モータM1側に流れ
る。このとき、第1ドレイン電極29の垂直部29aを
流れる電流と、各第1ソース電極24の垂直部24bを
流れる電流とが、近接する位置で互いに平行にかつ反対
向きに流れる。その結果、相互誘導作用により、第1ド
レイン電極29の垂直部29aと、各第1ソース電極2
4の垂直部24bとにおける配線インダクタンスが減少
する。
Next, the operation of the connecting structure of the semiconductor module pair forming the arm of the inverter constructed as described above will be described. When the first semiconductor module 17 is on and the second semiconductor module 18 is off, the current of the battery Ba flows from the positive electrode side electrode 19 through the first drain electrode 29 to the first drain electrode substrate 23, and the first drain From the electrode substrate 23 to each semiconductor chip 21
Through each first source electrode 24. Then, it flows from each first source electrode 24 to the traveling motor M1 side via the bus bar B fixed to the second drain electrode 30. At this time, the current flowing through the vertical portion 29a of the first drain electrode 29 and the current flowing through the vertical portion 24b of each of the first source electrodes 24 flow in parallel to each other and in opposite directions at close positions. As a result, due to the mutual induction action, the vertical portion 29a of the first drain electrode 29 and each first source electrode 2
Wiring inductance in the vertical portion 24b of No. 4 is reduced.
【0055】又、第1半導体モジュール17がオフ状態
で第2半導体モジュール18がオン状態となると、走行
用モータM1側からの電流がバスバーBを介して第2ド
レイン電極30を通って第2ドレイン電極基板25に流
れ、第2ドレイン電極基板25から各半導体チップ21
を通って各第2ソース電極26に流れる。そして、各第
2ソース電極26から負極側電極20に流れる。このと
き、第2ドレイン電極30の垂直部30bを流れる電流
と、各第2ソース電極26の垂直部26bを流れる電流
とが、近接する位置で互いに平行にかつ反対向きに流れ
る。その結果、相互誘導作用により、第2ドレイン電極
30の垂直部30bと、各第2ソース電極26の垂直部
26bとにおける配線インダクタンスが減少する。
When the first semiconductor module 17 is off and the second semiconductor module 18 is on, the current from the traveling motor M1 side passes through the bus bar B, the second drain electrode 30, and the second drain. The semiconductor chip 21 flows from the second drain electrode substrate 25 to each of the semiconductor chips 21.
Through each second source electrode 26. Then, it flows from each second source electrode 26 to the negative electrode 20. At this time, the current flowing through the vertical portion 30b of the second drain electrode 30 and the current flowing through the vertical portion 26b of each of the second source electrodes 26 flow in parallel to each other and in opposite directions at close positions. As a result, due to the mutual induction effect, the wiring inductance between the vertical portion 30b of the second drain electrode 30 and the vertical portion 26b of each second source electrode 26 is reduced.
【0056】又、第2ドレイン電極30の各リブ32
a,32bを流れる電流と、負極側電極20を流れる電
流とが、近接する位置で互いに平行にかつ反対向きに流
れる。その結果、第2ドレイン電極30と、負極側電極
20とにおける配線インダクタンスが減少する。
Further, each rib 32 of the second drain electrode 30
The currents flowing through the a and 32b and the current flowing through the negative electrode 20 flow parallel to each other and in opposite directions at positions close to each other. As a result, the wiring inductance between the second drain electrode 30 and the negative electrode 20 is reduced.
【0057】従って、アームを構成する半導体モジュー
ル対の配線インダクタンスが減少する。又、三相インバ
ータ12の各アームを構成する半導体モジュール対15
A〜15Cにも同様の作用がある。
Therefore, the wiring inductance of the semiconductor module pair forming the arm is reduced. In addition, the semiconductor module pair 15 forming each arm of the three-phase inverter 12
A to 15C also have the same effect.
【0058】以上詳述した本実施の形態のインバータの
アームを構成する半導体モジュール対の配線構造によれ
ば、以下に記載する各作用及び効果がある。 (1) 第1半導体モジュール17において、第1ドレ
イン電極基板23上に設けられた第1ドレイン電極29
の各垂直部29aが、パッケージ22内に設けられた各
第1ソース電極24の垂直部24bに対し、平行な状態
で最大限近接するようにした。同様に、第2半導体モジ
ュール18において、第2ドレイン電極基板25上に設
けられた第2ドレイン電極30の垂直部30bが、パッ
ケージ内に設けられた各第2ソース電極26の垂直部2
6bに対し、平行な状態で最大限近接するようにした。
According to the wiring structure of the semiconductor module pair forming the arm of the inverter of the present embodiment described in detail above, there are the following actions and effects. (1) In the first semiconductor module 17, the first drain electrode 29 provided on the first drain electrode substrate 23.
Each vertical portion 29a of the above is made to be closest to the vertical portion 24b of each first source electrode 24 provided in the package 22 in a parallel state. Similarly, in the second semiconductor module 18, the vertical portion 30b of the second drain electrode 30 provided on the second drain electrode substrate 25 is the vertical portion 2 of each second source electrode 26 provided in the package.
6b was made to be as close to the 6b as possible in a parallel state.
【0059】従って、平行な状態で近接する部分を近接
した状態で互いに間の相互誘導作用により、各部分での
配線インダクタンスが減少するので、各半導体モジュー
ル17,18のスイッチング動作時に、各半導体モジュ
ール17,18で発生する電圧サージが抑制され、電圧
サージによるスイッチング損失が抑制される。
Therefore, the wiring inductance in each portion is reduced due to the mutual induction action between the portions that are close to each other in the parallel state, so that the semiconductor modules 17 and 18 are switched during the switching operation. The voltage surge generated at 17 and 18 is suppressed, and the switching loss due to the voltage surge is suppressed.
【0060】(2) 第2ドレイン電極30には、負極
側電極20に平行に延びる水平部30aの上面に負極側
電極20に沿って延びるリブ32a,32bを設けた。
従って、負極側電極20を流れる電流と、第2ドレイン
電極30のリブ32a,32bを流れる電流とが、互い
に近接した位置で逆方向に流れるので、両者間の相互誘
導作用により、負極側電極20と第2ドレイン電極30
とにおける配線インダクタンスが減少する。その結果、
半導体モジュール18でのスイッチング動作によって発
生するサージ電圧を一層抑制することができ、サージ電
圧によるスイッチング損失を一層抑制することができ
る。
(2) The second drain electrode 30 is provided with ribs 32a and 32b extending along the negative electrode 20 on the upper surface of the horizontal portion 30a extending parallel to the negative electrode 20.
Therefore, the current flowing through the negative electrode 20 and the current flowing through the ribs 32a and 32b of the second drain electrode 30 flow in opposite directions at positions close to each other, and the mutual induction action between the two causes the negative electrode 20 And the second drain electrode 30
The wiring inductance at and is reduced. as a result,
The surge voltage generated by the switching operation in the semiconductor module 18 can be further suppressed, and the switching loss due to the surge voltage can be further suppressed.
【0061】(3) 第2ドレイン電極30には、複数
のリブ32a,32bを、第2ドレイン電極30を流れ
る電流の向きに延びるように設けた。従って、各リブ3
2a,32bを流れる電流と、負極側電極20を流れる
電流とが、近接する位置で互いに平行にかつ反対向きに
流れるので、第2ドレイン電極30と、負極側電極20
とにおける配線インダクタンスが一層減少する。その結
果、サージ電圧及びスイッチング損失を一層抑制するこ
とができる。
(3) The second drain electrode 30 is provided with a plurality of ribs 32a and 32b so as to extend in the direction of the current flowing through the second drain electrode 30. Therefore, each rib 3
The currents flowing through 2a and 32b and the current flowing through the negative electrode 20 flow in parallel and in opposite directions at positions close to each other, so that the second drain electrode 30 and the negative electrode 20
The wiring inductances at and are further reduced. As a result, surge voltage and switching loss can be further suppressed.
【0062】(4) 中点である第2ドレイン電極30
には、モータM1,M2に接続するバスバーBの一端を
固定するための接続用端子部33を一体構造で設けた。
従って、第2半導体モジュール18の第2ドレイン電極
30に一体構造で設けられた接続用端子部33にバスバ
ーBの一端が固定されるので、バスバーBを固定するた
めに別に用意した接続用端子を第2ドレイン電極30に
組み付ける必要がない。その結果、アームの中点にバス
バーBを接続するために、半導体モジュール対14Aを
接続するための電極と別の接続用端子を用いる必要がな
い。
(4) Second drain electrode 30 which is the midpoint
A connecting terminal portion 33 for fixing one end of the bus bar B connected to the motors M1 and M2 is provided in the unit.
Therefore, one end of the bus bar B is fixed to the connecting terminal portion 33 provided integrally with the second drain electrode 30 of the second semiconductor module 18, so that a connecting terminal separately prepared for fixing the bus bar B is used. It is not necessary to assemble the second drain electrode 30. As a result, in order to connect the bus bar B to the midpoint of the arm, it is not necessary to use an electrode for connecting the semiconductor module pair 14A and a connection terminal different from the electrode.
【0063】(5) 第2ドレイン電極30に設けた接
続用端子部33は、バスバーBの取付面33aが、母線
電極板13に対して、半導体モジュール対14Aの配置
側とは反対側に位置するように設けた。従って、母線電
極板13よりも上方に離れた位置にある取付面33aに
バスバーBを取り付けることができるので、取付作業を
容易に行うことができる。
(5) In the connection terminal portion 33 provided on the second drain electrode 30, the mounting surface 33a of the bus bar B is located on the side opposite to the side where the semiconductor module pair 14A is arranged with respect to the bus bar electrode plate 13. I was prepared to do. Therefore, the bus bar B can be attached to the attachment surface 33a that is located above the busbar electrode plate 13 and can be easily attached.
【0064】(6) 第1半導体モジュール17の第1
ドレイン電極基板23には、ブロック体で形成された第
1ドレイン電極29を上面に固定するために必要なだけ
の大きさの固定部23aを設け、この固定部23aの下
面から挿通させた取付ねじ31を螺合させることによっ
て第1ドレイン電極29を固定部23aの上面に固定す
るようにした。
(6) First of the first semiconductor module 17
The drain electrode substrate 23 is provided with a fixing portion 23a having a size necessary for fixing the first drain electrode 29 formed of a block body to the upper surface, and a mounting screw inserted from the lower surface of the fixing portion 23a. The first drain electrode 29 is fixed to the upper surface of the fixing portion 23a by screwing 31 together.
【0065】従って、第2ドレイン電極基板25に第2
ドレイン電極30を固定するための面積が、第2ドレイ
ン電極30だけの面積ですむので、第2半導体モジュー
ル18の設置面積が、パッケージ22の面積に第2ドレ
イン電極30の面積を加えた大きさですむ。このため、
同形状の第1ドレイン電極29の側面下部に、取付ねじ
31を挿通させるための凸部を設け、この凸部の上面か
ら第1ドレイン電極29に取付ねじ31を螺合させるこ
とで第1ドレイン電極29を第1ドレイン電極基板23
に固定する場合に比較して、第1ドレイン電極基板23
の面積を、凸部が占める面積分だけ小さくすることがで
きる。このため、デュアルインバータ構造のインバータ
ユニット10全体の設置面積を小さくすることができ
る。
Therefore, a second drain electrode substrate 25 is formed on the second drain electrode substrate 25.
Since the area for fixing the drain electrode 30 is only the area of the second drain electrode 30, the installation area of the second semiconductor module 18 is equal to the area of the package 22 plus the area of the second drain electrode 30. OK. For this reason,
A convex portion for inserting the mounting screw 31 is provided on the lower portion of the side surface of the first drain electrode 29 having the same shape, and the mounting screw 31 is screwed into the first drain electrode 29 from the upper surface of the convex portion to form the first drain. The electrode 29 is used as the first drain electrode substrate 23.
The first drain electrode substrate 23, as compared with the case where it is fixed to
The area of can be reduced by the area occupied by the convex portion. Therefore, the installation area of the entire inverter unit 10 having the dual inverter structure can be reduced.
【0066】又、第2ドレイン電極30を、その上端面
から挿通させた取付ねじを第2ドレイン電極基板25の
固定部25aに螺合させることによって固定する構成で
あっても同じ効果がある。しかし、取付ねじを第2ドレ
イン電極基板25に対して長い第2ドレイン電極30の
垂直部30bを挿通させて第2ドレイン電極基板25に
螺合させる場合に比較しして、組み付け作業が容易であ
る。
The same effect can be obtained even if the second drain electrode 30 is fixed by screwing the mounting screw inserted from the upper end surface thereof to the fixing portion 25a of the second drain electrode substrate 25. However, as compared with the case where the attachment screw is inserted into the long vertical portion 30b of the second drain electrode 30 with respect to the second drain electrode substrate 25 and screwed into the second drain electrode substrate 25, the assembling work is easier. is there.
【0067】(7) 第2ドレイン電極30には、半導
体チップ21の温度を検出するサーミスタTを固定する
ためのセンサ固定部34を、第2ドレイン電極基板25
の上面に密着するように一体構造で設けた。従って、第
2半導体モジュール18の半導体チップ21の温度上昇
による第2ドレイン電極基板25の温度が検出されるの
で、半導体チップ21の温度に近い温度が検出される。
その結果、ヒートシンクHにサーミスタTを設けた場合
よりも、半導体チップ21の温度に近い温度を検出する
ことができる。
(7) On the second drain electrode 30, the sensor fixing portion 34 for fixing the thermistor T for detecting the temperature of the semiconductor chip 21 is provided on the second drain electrode substrate 25.
It was provided as an integral structure so as to be in close contact with the upper surface of the. Therefore, since the temperature of the second drain electrode substrate 25 due to the temperature rise of the semiconductor chip 21 of the second semiconductor module 18 is detected, the temperature close to the temperature of the semiconductor chip 21 is detected.
As a result, the temperature closer to the temperature of the semiconductor chip 21 can be detected as compared with the case where the thermistor T is provided on the heat sink H.
【0068】(8) 母線電極板13と各半導体モジュ
ール対14Aの第2ドレイン電極30との間に介在させ
る絶縁シート13aには、長手方向の両端に下方に延出
する袖片37aを設け、各袖片37aが、第2ドレイン
電極30と、該第2ドレイン電極30の両側に配置され
た第1ドレイン電極29の各垂直部29aとの間に配置
されることで、絶縁シート13aが長手方向に移動しな
いようにした。従って、半導体モジュール対14A側、
又は、母線電極板13側に、絶縁シート13aを固定す
るための構造を設ける必要がない。又、三相インバータ
11,12の組み立て時に、絶縁シート13aを所定位
置に置くだけですむので、組み立て作業が容易となる。
(8) The insulating sheet 13a interposed between the busbar electrode plate 13 and the second drain electrode 30 of each semiconductor module pair 14A is provided with sleeve pieces 37a extending downward at both longitudinal ends. By disposing each sleeve piece 37a between the second drain electrode 30 and each vertical portion 29a of the first drain electrode 29 disposed on both sides of the second drain electrode 30, the insulating sheet 13a is elongated. I tried not to move in the direction. Therefore, the semiconductor module pair 14A side,
Alternatively, it is not necessary to provide a structure for fixing the insulating sheet 13a on the busbar electrode plate 13 side. Further, when assembling the three-phase inverters 11 and 12, it is only necessary to place the insulating sheet 13a at a predetermined position, which facilitates the assembling work.
【0069】以下、本発明を具体化した上記実施の形態
以外の実施の形態を別例として列挙する。 ○ 第2ドレイン電極30は、接続用端子部33が一体
構造で設けられたものに限らず、各第1ソース電極24
と第2ドレイン電極基板25とを接続するだけのドレイ
ン電極からなるものものであってもよい。この場合、接
続用端子部を備えた中点出力端子をドレイン電極に組み
付け固定する。
Embodiments other than the above-described embodiment embodying the present invention will be listed below as another example. The second drain electrode 30 is not limited to the one in which the connection terminal portion 33 is provided as an integrated structure, but each first source electrode 24
The second drain electrode substrate 25 may be connected to the drain electrode. In this case, the midpoint output terminal having the connecting terminal portion is assembled and fixed to the drain electrode.
【0070】○ 接続用端子部33を一体構造で備え
ず、各第1ソース電極24と第2ドレイン電極基板25
とを接続するだけに形成されたドレイン電極をアルミニ
ウム等のダイキャストで形成するようにし、その母線電
極板13側にリブを設けてもよい。この場合にも、負極
側電極20と、ドレイン電極とにおいて配線インダクタ
ンスを低減することができる。
The first source electrode 24 and the second drain electrode substrate 25 are not provided with the connecting terminal portion 33 as an integrated structure.
The drain electrode formed only by connecting to and may be formed by die casting of aluminum or the like, and ribs may be provided on the bus bar electrode plate 13 side. Also in this case, the wiring inductance can be reduced in the negative electrode 20 and the drain electrode.
【0071】○ 半導体モジュールは、半導体スイッチ
ング素子が形成された半導体チップが収容されたパッケ
ージの一端面に、モータに供給する主電流の主電流入力
側電極基板が設けられるとともに、他端面に、パッケー
ジ内部で主電流入力側電極基板に対して立設する主電流
出力側電極が設けられた構成であればよく、半導体スイ
ッチング素子は、MOSFETに限らず、その他、バイ
ポーラトランジスタ、IGBT等であってもよい。
In the semiconductor module, the main current input side electrode substrate for the main current to be supplied to the motor is provided on one end surface of the package in which the semiconductor chip having the semiconductor switching element is housed, and the package is provided on the other end surface. The main current output side electrode standing upright with respect to the main current input side electrode substrate may be provided inside, and the semiconductor switching element is not limited to the MOSFET, but may be a bipolar transistor, an IGBT or the like. Good.
【0072】○ 温度センサは接触型であればよく、サ
ーミスタTに限らず、トランジスタ温度センサ、白金温
度センサ等であってもよい。 ○ 本発明の半導体モジュール対の接続構造は、デュア
ルインバータ構造の各三相インバータ11,12を構成
する各半導体モジュール対14A〜14C,15A〜1
5Cにおける接続構造に限らず、隣接して設けた半導体
モジュール対の各主電流出力側電極の側に配置された母
線電極板に対して、各半導体モジュールの主電流入力側
電極基板及び主電流出力側電極がそれぞれ接続される半
導体モジュール対の接続構造であればよい。従って、例
えば、1つの三相インバータの各半導体モジュール対の
接続構造でもよく、単相インバータの半導体モジュール
対の接続構造であってもよい。
The temperature sensor is not limited to the thermistor T and may be a transistor temperature sensor, a platinum temperature sensor or the like as long as it is a contact type. The connection structure of the semiconductor module pair of the present invention is the semiconductor module pair 14A to 14C and 15A to 1 which configure the three-phase inverters 11 and 12 of the dual inverter structure.
Not only the connection structure in 5C, but the main current input side electrode substrate and the main current output of each semiconductor module with respect to the bus bar electrode plate arranged on the side of each main current output side electrode of the adjacent semiconductor module pair. It suffices as long as it has a connection structure of a semiconductor module pair to which the side electrodes are connected. Therefore, for example, the connection structure of each semiconductor module pair of one three-phase inverter may be used, or the connection structure of the semiconductor module pair of a single-phase inverter may be used.
【0073】以下、特許請求の範囲に記載した各発明の
外に前述した各実施の形態及び各別例から把握される技
術的思想をその効果とともに記載する。 (1) 請求項3に記載の発明において、前記接続用端
子部は、バスバーの取付面が、前記母線電極板に対して
各半導体モジュールの配置側とは反対側に位置するよう
に設けられている。このような構成によれば、半導体モ
ジュール対の中点にバスバーを接続するために、半導体
モジュール対を接続する電極とは別の接続用端子を用い
る必要がない上に、バスバーの固定作業を容易に行うこ
とができる。
Below, in addition to the inventions described in the claims, the technical idea grasped from the above-mentioned respective embodiments and respective other examples will be described together with their effects. (1) In the invention according to claim 3, the connection terminal portion is provided such that a mounting surface of the bus bar is located on a side opposite to a side where the semiconductor modules are arranged with respect to the bus bar electrode plate. There is. According to such a configuration, in order to connect the bus bar to the midpoint of the semiconductor module pair, it is not necessary to use a connecting terminal different from the electrode for connecting the semiconductor module pair, and the fixing work of the bus bar is easy. Can be done.
【0074】 (2) 請求項1〜請求項6のいずれか
一項に記載の発明において、前記第1主電流入力側電極
と前記母線電極板との間には絶縁シートが配設されると
ともに、該絶縁シートの両端には、前記第1主電流入力
側電極に係合する袖片(37a,37b,37c)が設
けられている。このような構成によれば、各袖片が第1
主電流入力側電極に係合することで絶縁シートが所定位
置に保持されるので、母線電極側又は半導体モジュール
側に絶縁シートを保持するための構造を設ける必要がな
い。又、母線電極板の組み付け時に、絶縁シートを所定
位置に置くだけですむので、組み立て作業が容易とな
る。
(2) In the invention according to any one of claims 1 to 6, an insulating sheet is provided between the first main current input side electrode and the bus bar electrode plate. The sleeve pieces (37a, 37b, 37c) that engage with the first main current input side electrodes are provided on both ends of the insulating sheet. According to such a configuration, each sleeve piece is first
Since the insulating sheet is held at a predetermined position by engaging with the main current input side electrode, it is not necessary to provide a structure for holding the insulating sheet on the bus bar electrode side or the semiconductor module side. In addition, since the insulating sheet only needs to be placed at a predetermined position when the busbar electrode plate is assembled, the assembling work becomes easy.
【0075】[0075]
【発明の効果】請求項1,2又は請求項5,6,7に記
載の発明によれば、半導体モジュール対の配線インダク
タンスを低減し、サージ電圧及びスイッチング損失を低
減することができる。
According to the invention described in claims 1, 2, or 5, 6, 7, the wiring inductance of the semiconductor module pair can be reduced, and the surge voltage and the switching loss can be reduced.
【0076】請求項2又は請求項5,6,7に記載の発
明によれば、半導体モジュール対の配線インダクタンス
をさらに低減し、サージ電圧及びスイッチング損失を一
層低減すことができる。
According to the invention described in claim 2 or claim 5, 6, 7, it is possible to further reduce the wiring inductance of the semiconductor module pair and further reduce the surge voltage and the switching loss.
【0077】請求項3又は請求項5,6,7に記載の発
明によれば、アームの中点にバスバーを接続するため
に、半導体モジュールを接続する電極と別の接続用端子
を用いる必要がない。
According to the third or fifth, sixth, seventh invention, in order to connect the bus bar to the midpoint of the arm, it is necessary to use an electrode for connecting the semiconductor module and a different connecting terminal. Absent.
【0078】請求項4又は請求項5,6,7に記載の発
明によれば、アームの中点に接続するバスバーの取付作
業を容易に行うことができる。請求項5〜請求項7に記
載の発明によれば、半導体モジュール対の設置面積をで
きるだけ小さくすることができる。
According to the invention described in claim 4 or claim 5, 6, 7, it is possible to easily carry out the work of attaching the bus bar connected to the midpoint of the arm. According to the invention described in claims 5 to 7, the installation area of the semiconductor module pair can be made as small as possible.
【0079】請求項6又は請求項7に記載の発明によれ
ば、ヒートシンクに温度検出素子を設けた場合よりも、
半導体チップの温度に近い温度を検出することができ
る。
According to the sixth or seventh aspect of the present invention, compared to the case where the temperature detecting element is provided on the heat sink,
It is possible to detect a temperature close to the temperature of the semiconductor chip.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】 アームを構成する半導体モジュール対を示す
斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor module pair forming an arm.
【図2】 半導体モジュール対の側面図。FIG. 2 is a side view of a semiconductor module pair.
【図3】 インバータユニットの平面図。FIG. 3 is a plan view of an inverter unit.
【図4】 インバータユニットの側面図。FIG. 4 is a side view of the inverter unit.
【図5】 インバータユニットの回路図。FIG. 5 is a circuit diagram of an inverter unit.
【図6】 各インバータの平面図。FIG. 6 is a plan view of each inverter.
【図7】 第2ドレイン電極の斜視図。FIG. 7 is a perspective view of a second drain electrode.
【図8】 固定部を示す半導体モジュール対の一部平面
図。
FIG. 8 is a partial plan view of a semiconductor module pair showing a fixing portion.
【図9】 従来のインバータユニットの模式平面図。FIG. 9 is a schematic plan view of a conventional inverter unit.
【図10】 同じくインバータユニットの模式側面図。FIG. 10 is a schematic side view of the same inverter unit.
【図11】 接続構造を示す半導体モジュール対の側面
図。
FIG. 11 is a side view of a semiconductor module pair showing a connection structure.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
10…デュアルインバータ、11…三相インバータ、1
2…三相インバータ、13…母線電極板、13a…母線
電極板を構成する絶縁シート、14A〜14C,15A
〜15C…半導体モジュール対、17…半導体モジュー
ル、18…半導体モジュール、19…母線電極板を構成
する正極側電極、20…同じ負極側電極、21…半導体
スイッチング素子としての半導体チップ、22…パッケ
ージ、23…第1主電流入力側電極基板としての第1ド
レイン電極基板、24…第1主電流出力側電極としての
第1ソース電極、25…第2主電流入力側電極基板とし
ての第2ドレイン電極基板、26…第2主電流出力側電
極としての第2ソース電極、26b…立設部としての垂
直部、30…第2主電流入力側電極としての第2ドレイ
ン電極、31…取付ねじ、32a,32b…リブ、33
…接続用端子部、33a…取付面、34…センサ固定
部、B…バスバー、M1…走行用モータ、M2…荷役用
モータ、T…温度センサとしてのサーミスタ。
10 ... dual inverter, 11 ... three-phase inverter, 1
2 ... Three-phase inverter, 13 ... Busbar electrode plate, 13a ... Insulating sheet which comprises a busbar electrode plate, 14A-14C, 15A
˜15C ... Semiconductor module pair, 17 ... Semiconductor module, 18 ... Semiconductor module, 19 ... Positive electrode side electrode constituting bus bar electrode plate, 20 ... Same negative electrode side electrode, 21 ... Semiconductor chip as semiconductor switching element, 22 ... Package, 23 ... first drain electrode substrate as a first main current input electrode substrate, 24 ... first source electrode as a first main current output electrode, 25 ... second drain electrode as a second main current input electrode substrate Substrate, 26 ... Second source electrode as second main current output side electrode, 26b ... Vertical part as standing portion, 30 ... Second drain electrode as second main current input side electrode, 31 ... Mounting screw, 32a , 32b ... ribs, 33
... connection terminal portion, 33a ... mounting surface, 34 ... sensor fixing portion, B ... bus bar, M1 ... traveling motor, M2 ... cargo handling motor, T ... thermistor as temperature sensor.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 25/07 H01L 25/18 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 25/07 H01L 25/18

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】(57) [Claims]
  1. 【請求項1】 第1半導体モジュール及び第2半導体モ
    ジュールが隣接して設けられ、第1半導体モジュールで
    は、半導体スイッチング素子が収容されたパッケージの
    一端面に、第1主電流入力側電極基板が設けられるとと
    もに、前記パッケージの他端面に、該パッケージ内部で
    前記第1主電流入力側電極基板に対して立設する第1
    電流入力側電極が設けられ、第2半導体モジュールで
    は、半導体スイッチング素子が収容されたパッケージの
    一端面に、第2主電流入力側電極基板が設けられるとと
    もに、前記パッケージの他端面に、該パッケージ内部で
    前記第2主電流入力側電極基板に対して立設する第2主
    電流入力側電極が設けられ、 前記第1半導体モジュールの第1主電流入力側電極基板
    と、前記第2半導体モジュールの第2主電流出力側電極
    とが、前記パッケージの他端面側に配置された母線電極
    板に対して接続されるとともに、第1半導体モジュール
    の第1主電流出力側電極と、第2半導体モジュールの第
    2主電流入力側電極基板とが、第2主電流入力側電極を
    介して互いに接続されている半導体モジュール対の接続
    構造において、 前記第2主電流入力側電極は、前記第2主電流出力側電
    極の立設部に流れる電流に対して、近接した位置でほぼ
    平行となる電流を流すように前記第2主電流入力側電極
    基板上に立設されるとともに、その前記母線電極板側
    母線電極板に沿って延びるリブ設け半導体モジュ
    ール対の接続構造。
    1. A first semiconductor module and a second semiconductor module.
    Joules are provided adjacent to each other, and in the first semiconductor module
    Is one end surface of the package on which the semiconductor switching element is accommodated, together with the first main current input electrode substrate provided, on the other end surface of the package, with respect to the first main current input electrode substrate within the package first main current input electrode erected provided Te, the second semiconductor module
    Of the package containing the semiconductor switching element
    When the second main current input side electrode substrate is provided on one end face
    On the other end of the package, inside the package
    A second main body standing upright on the second main current input side electrode substrate
    A current input side electrode is provided, and a first main current input side electrode substrate of the first semiconductor module and a second main current output side electrode of the second semiconductor module are arranged on the other end surface side of the package. While being connected to the busbar electrode plate, the first main current output side electrode of the first semiconductor module and the second main current input side electrode substrate of the second semiconductor module are connected via the second main current input side electrode. In the connection structure of a pair of semiconductor modules connected to each other, the second main current input side electrode is substantially parallel to a current flowing in the standing portion of the second main current output side electrode at a close position. Is erected on the second main current input side electrode substrate so as to flow a current, and is provided on the bus bar electrode plate side .
    Connection structure of the semiconductor module pair having a rib extending along the generatrix electrode plate.
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の半導体モジュール対の
    接続構造において、 前記リブは、前記第2主電流入力
    側電極を流れる電流の向きに延びるように複数設けられ
    ている半導体モジュールの接続構造。
    2. A connecting structure of a semiconductor module pairs according to claim 1, wherein the ribs are connected to the semiconductor module pairs are provided in plural so as to extend in the direction of the current flowing through the second main current input electrode Construction.
  3. 【請求項3】 第1半導体モジュール及び第2半導体モ
    ジュールが隣接して設けられ、第1半導体モジュールで
    は、半導体スイッチング素子が収容されたパッケージの
    一端面に、第1主電流入力側電極基板が設けられるとと
    もに、前記パッケージの他端面に、該パッケージ内部で
    前記第1主電流入力側電極基板に対して立設する第1
    電流入力側電極が設けられ、第2半導体モジュールで
    は、半導体スイッチング素子が収容されたパッケージの
    一端面に、第2主電流入力側電極基板が設けられるとと
    もに、前記パッケージの他端面に、該パッケージ内部で
    前記第2主電流入力側電極基板に対して立設する第2主
    電流入力側電極が設けられ、 前記第1半導体モジュールの第1主電流入力側電極基板
    と、前記第2半導体モジュールの第2主電流出力側電極
    とが、前記パッケージの他端面側に配置された母線電極
    板に対して接続されるとともに、第1半導体モジュール
    の第1主電流出力側電極と、第2半導体モジュールの第
    2主電流入力側電極基板とが、第2主電流入力側電極を
    介して互いに接続されている半導体モジュール対の接続
    構造において、前記第2主電流入力側電極には、前記両
    半導体モジュールの中点をモータ側に接続するバスバー
    の一端を固定するための接続用端子部が一体構造で設け
    られている半導体モジュール対の接続構造。
    3. A first semiconductor module and a second semiconductor module.
    Joules are provided adjacent to each other, and in the first semiconductor module
    Is one end surface of the package on which the semiconductor switching element is accommodated, together with the first main current input electrode substrate provided, on the other end surface of the package, with respect to the first main current input electrode substrate within the package first main current input electrode erected provided Te, the second semiconductor module
    Of the package containing the semiconductor switching element
    When the second main current input side electrode substrate is provided on one end face
    On the other end of the package, inside the package
    A second main body standing upright on the second main current input side electrode substrate
    A current input side electrode is provided, and a first main current input side electrode substrate of the first semiconductor module and a second main current output side electrode of the second semiconductor module are arranged on the other end surface side of the package. While being connected to the busbar electrode plate, the first main current output side electrode of the first semiconductor module and the second main current input side electrode substrate of the second semiconductor module are connected via the second main current input side electrode. In the connection structure of a pair of semiconductor modules connected to each other, a connection terminal portion for fixing one end of a bus bar connecting the middle point of both semiconductor modules to the motor side on the second main current input side electrode. A connection structure of a semiconductor module pair in which is provided as an integrated structure.
  4. 【請求項4】 第1半導体モジュール及び第2半導体モ
    ジュールが隣接して設けられ、第1半導体モジュールで
    は、半導体スイッチング素子が収容されたパッケージの
    一端面に、第1主電流入力側電極基板が設けられるとと
    もに、前記パッケージの他端面に、該パッケージ内部で
    前記第1主電流入力側電極基板に対して立設する第1
    電流入力側電極が設けられ、第2半導体モジュールで
    は、半導体スイッチング素子が収容されたパッケージの
    一端面に、第2主電流入力側電極基板が設けられるとと
    もに、前記パッケージの他端面に、該パッケージ内部で
    前記第2主電流入力側電極基板に対して立設する第2主
    電流入力側電極が設けられ、 前記第1半導体モジュールの第1主電流入力側電極基板
    と、前記第2半導体モジュールの第2主電流出力側電極
    とが、前記パッケージの他端面側に配置された母線電極
    板に対して接続されるとともに、第1半導体モジュール
    の第1主電流出力側電極と、第2半導体モジュールの第
    2主電流入力側電極基板とが、第2主電流入力側電極を
    介して互いに接続されている半導体モジュール対の接続
    構造において、前記母線電極板は、前記第2主電流入力側電極の上方で
    支持され、 前記第2主電流入力側電極には、両半導体モジュールの
    中点をモータ側に接続するバスバーの一端を固定するた
    めの接続用端子が設けられているとともに、 該接続用端子は、前記バスバーの取付面が、前記母線電
    極板に対して各半導体モジュールの配置側とは反対側
    で、前記母線電極板よりも上方へ離間した置に設けら
    れている半導体モジュール対の接続構造。
    4. A first semiconductor module and a second semiconductor module.
    Joules are provided adjacent to each other, and in the first semiconductor module
    Is one end surface of the package on which the semiconductor switching element is accommodated, together with the first main current input electrode substrate provided, on the other end surface of the package, with respect to the first main current input electrode substrate within the package first main current input electrode erected provided Te, the second semiconductor module
    Of the package containing the semiconductor switching element
    When the second main current input side electrode substrate is provided on one end face
    On the other end of the package, inside the package
    A second main body standing upright on the second main current input side electrode substrate
    A current input side electrode is provided, and a first main current input side electrode substrate of the first semiconductor module and a second main current output side electrode of the second semiconductor module are arranged on the other end surface side of the package. While being connected to the busbar electrode plate, the first main current output side electrode of the first semiconductor module and the second main current input side electrode substrate of the second semiconductor module are connected via the second main current input side electrode. In the connection structure of a pair of semiconductor modules connected to each other, the busbar electrode plate is located above the second main current input side electrode.
    The second main current input side electrode supported is provided with a connection terminal for fixing one end of a bus bar connecting the middle point of both semiconductor modules to the motor side, and the connection terminal is The mounting surface of the bus bar is opposite to the side where the semiconductor modules are arranged with respect to the bus bar electrode plate.
    In, the connection structure of the semiconductor module pairs are provided in position spaced above the above the bus electrode plate.
  5. 【請求項5】 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記
    載の半導体モジュール対の接続構造において、 前記第2主電流入力側電極は、前記第2主電流入力側電
    極基板の裏面から挿通される取付ねじが螺合することに
    よって該第2主電流入力側電極基板の表面に固定されて
    いる半導体モジュール対の接続構造。
    5. The semiconductor module pair connection structure according to claim 1, wherein the second main current input side electrode is provided on a back surface of the second main current input side electrode substrate. A connection structure of a semiconductor module pair fixed to the surface of the second main current input side electrode substrate by screwing a mounting screw inserted therethrough.
  6. 【請求項6】 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記
    載の半導体モジュール対の接続構造において、 前記第2主電流入力側電極には、温度センサを固定する
    センサ固定部が、前記第2主電流入力側電極基板に密接
    するように一体構造で設けられている半導体モジュール
    対の接続構造。
    6. The semiconductor module pair connection structure according to claim 1, wherein the second main current input electrode has a sensor fixing portion for fixing a temperature sensor, A connection structure of a semiconductor module pair provided as an integral structure so as to be in close contact with the second main current input side electrode substrate.
  7. 【請求項7】 請求項1〜請求項6のいずれか一項に記
    載の半導体モジュール対の接続構造によって、各アーム
    の半導体モジュール対が接続されているインバータ。
    7. An inverter in which the semiconductor module pair of each arm is connected by the connection structure of the semiconductor module pair according to claim 1. Description:
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