JP4346504B2 - Power conversion device with power semiconductor module - Google Patents

Power conversion device with power semiconductor module Download PDF

Info

Publication number
JP4346504B2
JP4346504B2 JP2004166033A JP2004166033A JP4346504B2 JP 4346504 B2 JP4346504 B2 JP 4346504B2 JP 2004166033 A JP2004166033 A JP 2004166033A JP 2004166033 A JP2004166033 A JP 2004166033A JP 4346504 B2 JP4346504 B2 JP 4346504B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductor
semiconductor module
power semiconductor
capacitor
conductors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004166033A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005347561A (en
Inventor
伸光 田多
利春 大部
洋紀 関谷
敬三 萩原
正和 新留
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2004166033A priority Critical patent/JP4346504B2/en
Publication of JP2005347561A publication Critical patent/JP2005347561A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4346504B2 publication Critical patent/JP4346504B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting 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
    • H01L2224/48221Connecting 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
    • 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/4912Layout
    • H01L2224/49175Parallel arrangements

Landscapes

  • Power Conversion In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

本発明は、半導体回路によって交流を直流に、あるいは直流を交流に変換するパワー半導体モジュール、およびパワー半導体モジュールとともに直流平滑回路を構成するコンデンサモジュールを備えた電力変換装置に係り、例えば電気自動車用など比較的装置容量が小さく、小形で信頼性の高いことが求められるパワー半導体モジュールを備えた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power semiconductor module that converts alternating current into direct current or direct current into alternating current using a semiconductor circuit, and a power conversion device that includes a capacitor module that forms a direct current smoothing circuit together with the power semiconductor module. The present invention relates to a power conversion device including a power semiconductor module that is required to have a relatively small device capacity, a small size, and high reliability.

近年エネルギ資源の有効活用や地球環境保護のため、インバータ電力変換装置の重要性が大きくなっており、インバータ装置の小形化、高信頼性化のニーズも増している。インバータ装置の小形化、高信頼性化を図るためには、主変換部のパワー半導体モジュールを効率良く動作させることが不可欠である。すなわち、パワー半導体モジュールの電圧、電流などの通電定格の許容上限値にできるだけ近い値まで通電できることが望ましい。   In recent years, in order to effectively use energy resources and protect the global environment, the importance of inverter power converters has increased, and the need for smaller and more reliable inverter devices has also increased. In order to reduce the size and increase the reliability of the inverter device, it is essential to operate the power semiconductor module of the main converter efficiently. That is, it is desirable that the power semiconductor module can be energized to a value as close as possible to the allowable upper limit value of the energization rating such as the voltage and current of the power semiconductor module.

しかしながら、実際にはパワー半導体モジュールに内蔵した半導体チップの製造ばらつきや外部回路要因などのため、通電電流・電圧に安全マージンを付加した装置構成とする必要がある。外部回路要因として、回路インダクタンスによって発生するスイッチングサージ電圧がある。半導体チップに印加できる最大電圧からサージ電圧分を差し引いた値が実際に通電できる電圧になるので、発生サージ電圧を小さく抑制すれば、実際に通電できる電圧が大きくなる。   However, in reality, due to manufacturing variations of semiconductor chips built in the power semiconductor module and external circuit factors, it is necessary to have a device configuration in which a safety margin is added to the energized current / voltage. As an external circuit factor, there is a switching surge voltage generated by circuit inductance. Since the value obtained by subtracting the surge voltage from the maximum voltage that can be applied to the semiconductor chip is the voltage that can be actually energized, the voltage that can actually be energized increases if the generated surge voltage is suppressed to a small value.

スイッチング素子のターンオフ時のスイッチングサージ電圧ΔV(単位V)は、回路インダクタンスをL(単位H)、電流変化率をdi/dt(単位A/s)とすると、
ΔV=−L・di/dt
で表される。
The switching surge voltage ΔV (unit V) when the switching element is turned off is expressed as follows: circuit inductance is L (unit H) and current change rate is di / dt (unit A / s).
ΔV = −L · di / dt
It is represented by

スイッチング素子はスイッチング速度向上を指向しており、電流変化率を抑制することは好ましくないので、配線のインダクタンスLを低減することが必要である。回路インダクタンス低減のためには、パワー半導体モジュールの内部配線、コンデンサモジュールの内部配線、およびコンデンサモジュールから半導体モジュールに至る外部配線に寄生するインダクタンスを小さくする必要がある。それには、半導体モジュールやコンデンサモジュールの内部配線形状、相互の位置関係、および外部配線の形状が重要な要素であり、様々な構成や構造が提案されている。   Since the switching element is aimed at improving the switching speed and it is not preferable to suppress the current change rate, it is necessary to reduce the inductance L of the wiring. In order to reduce circuit inductance, it is necessary to reduce inductance parasitic to the internal wiring of the power semiconductor module, the internal wiring of the capacitor module, and the external wiring from the capacitor module to the semiconductor module. For this purpose, the internal wiring shape of the semiconductor module and the capacitor module, mutual positional relationship, and the shape of the external wiring are important elements, and various configurations and structures have been proposed.

例えば、パワー半導体モジュールにおいて、2つの導体に互いに平行に対向する平板状の部位を筐体内に有して、インダクタンス低減を図るものが知られている(特許文献1参照)。また、同様に、電力変換装置において、+側端子間と−側端子間とを絶縁体を挟み込んだ積層構造とすることでインダクタンスを低減するものが知られている(特許文献2参照)。   For example, a power semiconductor module is known that has a flat portion facing two conductors in parallel with each other in a housing to reduce inductance (see Patent Document 1). Similarly, there is known a power conversion device that reduces inductance by forming a laminated structure in which an insulator is sandwiched between + side terminals and − side terminals (see Patent Document 2).

従来のパワー半導体モジュールおよびインバータ装置の構成を、図10〜図17を用いて説明する。
図10はインバータ装置の主回路図で、ここでは三相インバータ装置を対象とし、直流入力部から交流出力部までの主要部分を示している。基本的には、直流平滑用回路のコンデンサモジュール1と直交変換回路のパワー半導体モジュール2から構成している。
The structure of the conventional power semiconductor module and inverter apparatus is demonstrated using FIGS.
FIG. 10 is a main circuit diagram of the inverter device. Here, the three-phase inverter device is targeted, and the main part from the DC input unit to the AC output unit is shown. Basically, it comprises a capacitor module 1 of a DC smoothing circuit and a power semiconductor module 2 of an orthogonal transformation circuit.

上述のように、回路インダクタンスを低減する方法は、パワー半導体モジュールの内部配線、コンデンサモジュールの内部配線、およびコンデンサモジュールから半導体モジュールに至る外部配線に寄生するインダクタンスを小さくすることである。   As described above, the method for reducing the circuit inductance is to reduce the parasitic inductance in the internal wiring of the power semiconductor module, the internal wiring of the capacitor module, and the external wiring from the capacitor module to the semiconductor module.

図10において、パワー半導体モジュール2の内部配線に寄生するインダクタンスは、U相を対象とすれば、P側(正側)端子P2〜中間接続部P2u〜中間接続部N2u〜N側(負側)端子N2のルートの配線インダクタンスである。同様にV相は、P2〜P2v〜N2v〜N2のルートの配線インダクタンスであり、W相は、P2〜P2w〜N2w〜N2のルートの配線インダクタンスである。これら3つのルートの配線インダクタンスを欠かすことなく小さくする必要がある。   In FIG. 10, the inductance parasitic to the internal wiring of the power semiconductor module 2 is, for the U-phase, P side (positive side) terminal P2 to intermediate connection portion P2u to intermediate connection portion N2u to N side (negative side). This is the wiring inductance of the route of the terminal N2. Similarly, the V phase is the wiring inductance of the route of P2 to P2v to N2v to N2, and the W phase is the wiring inductance of the route of P2 to P2w to N2w to N2. It is necessary to reduce the wiring inductance of these three routes without loss.

また、コンデンサモジュール1の内部配線に寄生するインダクタンスは、コンデンサエレメント1aを対象とすれば、P側端子P1〜中間接続部P1a〜中間接続部N1a〜N側端子N1のルートの配線インダクタンスである。コンデンサエレメント1bを対象とすれば、P側端子P1〜中間接続部P1b〜中間接続部N1b〜N側端子N1のルートの配線インダクタンスであり、コンデンサエレメント1cを対象とすれば、P側端子P1〜中間接続部P1c〜中間接続部N1c〜N側端子N1のルートの配線インダクタンスである。これら3つのルートの配線インダクタンスを欠かすことなく小さくする必要がある。ここでは、コンデンサエレメントを3並列した場合を例示したが、並列数が4以上になっても考え方は同じである。   Moreover, the inductance parasitic to the internal wiring of the capacitor module 1 is the wiring inductance of the route from the P-side terminal P1 to the intermediate connection portion P1a to the intermediate connection portion N1a to the N-side terminal N1 when the capacitor element 1a is targeted. If the capacitor element 1b is targeted, it is the wiring inductance of the route from the P side terminal P1 to the intermediate connection portion P1b to the intermediate connection portion N1b to the N side terminal N1, and if the capacitor element 1c is targeted, the P side terminals P1 to P1. This is the wiring inductance of the route from the intermediate connection portion P1c to the intermediate connection portion N1c to the N-side terminal N1. It is necessary to reduce the wiring inductance of these three routes without loss. Here, the case where three capacitor elements are arranged in parallel is illustrated, but the concept is the same even if the number of parallel elements is four or more.

さらに、コンデンサモジュール1からパワー半導体モジュール2に至る外部配線に寄生するインダクタンスは、P側はP1〜P2の、N側はN1〜N2の配線に寄生するインダクタンスである。   Furthermore, the inductance parasitic to the external wiring from the capacitor module 1 to the power semiconductor module 2 is the inductance parasitic to the wiring P1 to P2 on the P side and N1 to N2 on the N side.

パワー半導体モジュール2の全体形状は図11に示すように、外囲器はベース3と絶縁ケース4から構成され、絶縁ケース4上に、P側端子P2、N側端子N2、出力端子u、v、wが配置されている。   As shown in FIG. 11, the overall shape of the power semiconductor module 2 is composed of a base 3 and an insulating case 4. On the insulating case 4, a P-side terminal P2, an N-side terminal N2, and output terminals u, v , W are arranged.

パワー半導体モジュール2の絶縁ケース4の内部は図12に示すように、P側導体5、N側導体6、出力導体7u、7v、7wを図示のように配置しており、各導体の端部が端子P2、N2、u、v、wとなっている。P側導体5とN側導体6を相互に絶縁された積層状に設けて、直流回路のインダクタンスを低減を図っている。   As shown in FIG. 12, the inside of the insulating case 4 of the power semiconductor module 2 is arranged with a P-side conductor 5, an N-side conductor 6, and output conductors 7u, 7v, 7w as shown in the figure. Are terminals P2, N2, u, v, and w. The P-side conductor 5 and the N-side conductor 6 are provided in a laminated form insulated from each other to reduce the inductance of the DC circuit.

P側導体5、N側導体6、出力導体7u、7v、7wを分解して示すと図13のようになっている。P側導体5、N側導体6は図示のような形状を構成しており、P側導体5は3箇所で絶縁基板40に接続し、N側導体6も3箇所で絶縁基板40に接続している。   FIG. 13 shows an exploded view of the P-side conductor 5, the N-side conductor 6, and the output conductors 7u, 7v, and 7w. The P-side conductor 5 and the N-side conductor 6 are configured as shown in the figure. The P-side conductor 5 is connected to the insulating substrate 40 at three locations, and the N-side conductor 6 is also connected to the insulating substrate 40 at three locations. ing.

図14はP側導体5とN側導体6の形状を示した三面図である。電流は矢印a、b、c、d、e、f、g、hのように流れる。   FIG. 14 is a trihedral view showing the shapes of the P-side conductor 5 and the N-side conductor 6. The current flows as indicated by arrows a, b, c, d, e, f, g, and h.

ベース3上の構成は図15に示すようになっている。絶縁基板40に、コレクタパターン41とエミッタパターン42を設け、コレクタパターン41にスイッチングチップ43とダイオードチップ44を搭載し、スイッチングチップ43およびダイオードチップ44とエミッタパターン42との間をボンディングワイヤ45で配線している。この絶縁基板40を6組、ベース3の上に搭載している。簡単のため図15には、1組の絶縁基板40に対して、スイッチングチップ43を1個、ダイオードチップ44を2個、ボンディングワイヤ45を3本設けた場合を示してあるが、各部品の並列設置数は様々な組合せがありうる。   The configuration on the base 3 is as shown in FIG. A collector pattern 41 and an emitter pattern 42 are provided on the insulating substrate 40, a switching chip 43 and a diode chip 44 are mounted on the collector pattern 41, and wiring between the switching chip 43 and the diode chip 44 and the emitter pattern 42 is performed by bonding wires 45. is doing. Six sets of the insulating substrates 40 are mounted on the base 3. For simplicity, FIG. 15 shows a case where one switching chip 43, two diode chips 44, and three bonding wires 45 are provided for one set of insulating substrates 40. There can be various combinations of the number of parallel installations.

図16はパワー半導体モジュール2とコンデンサモジュール1との組み合わせを示す斜視図である。コンデンサモジュール1はパワー半導体モジュール2の絶縁ケース4の上に設けられ、コンデンサモジュール1は、5個のコンデンサエレメント1a、1b、1c、1d、1eが、P側導体51とN側導体52で並列接続されたうえ絶縁ケース4a内に収納されている。P側導体51の端部はP側端子P1を構成し、N側導体52の端部はN側端子N1を構成している。図16にはコンデンサエレメントは5個設けた場合を示してあるが、通電条件に対応して様々な並列設置数がありうる。   FIG. 16 is a perspective view showing a combination of the power semiconductor module 2 and the capacitor module 1. The capacitor module 1 is provided on the insulating case 4 of the power semiconductor module 2, and the capacitor module 1 includes five capacitor elements 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, and 1 e in parallel with a P-side conductor 51 and an N-side conductor 52. It is connected and stored in the insulating case 4a. The end portion of the P-side conductor 51 constitutes a P-side terminal P1, and the end portion of the N-side conductor 52 constitutes an N-side terminal N1. Although FIG. 16 shows the case where five capacitor elements are provided, there can be various numbers of parallel installations corresponding to the energization conditions.

コンデンサモジュール1のP側導体51とN側導体52の形状は図17の分解図に示すように、いわゆる勝手違い形状であり、展開した状態では、共通形状である。
特開2000−216331 特開2003−197858
The shapes of the P-side conductor 51 and the N-side conductor 52 of the capacitor module 1 are so-called different shapes as shown in the exploded view of FIG. 17, and are in a common shape in the unfolded state.
JP 2000-216331 A JP 2003-197858 A

上述した従来のパワー半導体モジュールおよびインバータ装置には次のような問題がある。
すなわち、まず、U相、V相、W相の3つのルートの配線インダクタンスを欠かすことなく小さくする必要がある。しかしながら、回路構成上絶縁基板40が6個あるのに対して、P側端子P2とN側端子N2は各々1個ずつであるので、3つのルートのインダクタンスを等しく小さくすることは難しい。P側端子P2とN側端子N2を基準に考えると、近い位置に配置されるU相を経由するルートのインダクタンスは小さく、逆に、遠い位置に配置されるW相を経由するルートのインダクタンスは大きい。
The above-described conventional power semiconductor module and inverter device have the following problems.
That is, first, it is necessary to reduce the wiring inductances of the three routes of the U phase, the V phase, and the W phase without loss. However, since there are six insulating substrates 40 in terms of circuit configuration, there is one P-side terminal P2 and one N-side terminal N2, so it is difficult to make the inductances of the three routes equal. Considering the P-side terminal P2 and the N-side terminal N2 as a reference, the inductance of the route via the U phase arranged at a close position is small, and conversely, the inductance of the route via the W phase arranged at a distant position is large.

図11〜図15に示したパワー半導体モジュールは、このような特性を考慮してインダクタンス低減を図った構造である。図12、図13、図14に示したように、P側導体5とN側導体6の一部を絶縁しつつ積層して、直流回路のインダクタンスを低減を図っている。互いに逆向きの電流が流れる二個の導体は、絶縁して積層すれば、負の相互インダクタンスが発生し、自己インダクタンスを相殺できる。この効果を期待してP側導体5とN側導体6の導体と配置方法を設定したものである。   The power semiconductor module shown in FIGS. 11 to 15 has a structure in which inductance is reduced in consideration of such characteristics. As shown in FIGS. 12, 13, and 14, a part of the P-side conductor 5 and the N-side conductor 6 are laminated while being insulated to reduce the inductance of the DC circuit. If two conductors in which currents flowing in opposite directions flow are insulated and laminated, negative mutual inductance is generated and self-inductance can be offset. With the expectation of this effect, the conductors of P side conductor 5 and N side conductor 6 and the arrangement method are set.

図14を用いて、P側導体5とN側導体6を流れる電流の経路を説明する。P側導体5において、P側端子P2から最も離れたW相絶縁基板40に至る電流の流れは、概略a→b→c→dという最短距離を結んだ経路で示すことができる。同様に、N側導体6においては、W相絶縁基板40からN側端子N2に至る電流の流れは、e→f→g→hという、同じく最短距離を結んだ経路で示すことができる。   The path of current flowing through the P-side conductor 5 and the N-side conductor 6 will be described with reference to FIG. In the P-side conductor 5, the current flow from the P-side terminal P <b> 2 to the W-phase insulating substrate 40 can be indicated by a path connecting the shortest distances of approximately a → b → c → d. Similarly, in the N-side conductor 6, the current flow from the W-phase insulating substrate 40 to the N-side terminal N <b> 2 can be indicated by a path connecting the shortest distances, e → f → g → h.

ここで注意すべきは、第1に、電流経路a、bおよびg、hに対応するP側端子P2およびN側端子N2の付近の導体は積層構造になっておらず、その部分のインダクタンスは小さくならないことである。P側端子P2およびN側端子N2は、絶縁ケースの外側に設置するうえ、端子としての電流容量を考慮すると、端子接続部はある程度の大きな面積を要するので積層が難しい。   It should be noted here that firstly, the conductors in the vicinity of the P-side terminal P2 and the N-side terminal N2 corresponding to the current paths a, b, g, and h are not in a laminated structure, and the inductance of that portion is It is not to get smaller. When the P-side terminal P2 and the N-side terminal N2 are installed outside the insulating case and the current capacity as a terminal is taken into consideration, the terminal connection portion requires a certain large area and is difficult to stack.

第2に、P側導体5とN側導体6を積層した状態を考えると、電流経路cとfが離れている。P側導体5とN側導体6は主要部分が積層されており、一見インダクタンスが小さいように見受けられる。しかし、図14のように、最短距離を結んだ電流経路が離れている場合、それほどインダクタンスは低減されない。矢印で示した最短経路付近は電流密度が大きいものの、そこから離れると電流密度が小さくなるためである。   Secondly, considering the state in which the P-side conductor 5 and the N-side conductor 6 are laminated, the current paths c and f are separated. The P-side conductor 5 and the N-side conductor 6 are laminated in a major part, and seem to have a small inductance. However, when the current paths connecting the shortest distances are separated as shown in FIG. 14, the inductance is not reduced so much. This is because although the current density is large in the vicinity of the shortest path indicated by the arrow, the current density decreases as the distance from the shortest path increases.

ベース3のサイズが190mm×150mmのパワー半導体モジュールを対象とし、P側端子P2からW相絶縁基板を経由しN側端子N2に至るルートのインダクタンスを解析計算したところ88nHというかなり大きい値となった。   Targeting a power semiconductor module with a base 3 size of 190 mm × 150 mm, the inductance of the route from the P-side terminal P2 to the N-side terminal N2 via the W-phase insulating substrate was analytically calculated and found to be a considerably large value of 88 nH. .

図17に示したように、コンデンサモジュール1において、5個のコンデンサエレメント1a、1b、1c、1d、1eはP側導体51とN側導体52とで並列接続されている。5個のコンデンサエレメントは比較的体格が大きく、例えば長円形の両端面を電極として、そこにP側導体51とN側導体52とを接続しているので、P側導体51とN側導体52の間隔が離れており、配線のインダクタンスが大きくなる。   As shown in FIG. 17, in the capacitor module 1, the five capacitor elements 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, and 1 e are connected in parallel by the P-side conductor 51 and the N-side conductor 52. The five capacitor elements are relatively large in size. For example, the P-side conductor 51 and the N-side conductor 52 are connected to the P-side conductor 51 and the N-side conductor 52 by using both ends of an oval as electrodes. , And the inductance of the wiring increases.

図16に示したように、コンデンサモジュール1をパワー半導体モジュール2に直接搭載しているので、コンデンサモジュール1から半導体モジュール2に至る外部配線(図10のP1−P2間およびN1−N2間に相当)のインダクタンスは、この場合存在しない。   As shown in FIG. 16, since the capacitor module 1 is directly mounted on the power semiconductor module 2, external wiring from the capacitor module 1 to the semiconductor module 2 (corresponding to between P1-P2 and between N1-N2 in FIG. 10). ) Does not exist in this case.

以上のように、従来のパワー半導体モジュールおよびインバータ装置においては、パワー半導体モジュールの内部配線のインダクタンスと、コンデンサモジュールの内部配線のインダクタンスとが、いずれも大きいので、トータルの回路インダクタンスも大きい値となる。このためインダクタンスに比例する発生サージ電圧が大きくなり、その結果、実際に通電できる電圧が小さくなる。通電可能電圧の制約は相対的に装置の大形化を招く。また、大きなサージ電圧の繰り返しは素子への電気的ストレス蓄積となるため、信頼性が低下する。以上説明した技術的事項はコンバータ装置についてもほぼ同様にあてはまる。   As described above, in the conventional power semiconductor module and inverter device, since the inductance of the internal wiring of the power semiconductor module and the inductance of the internal wiring of the capacitor module are both large, the total circuit inductance is also large. . For this reason, the generated surge voltage proportional to the inductance increases, and as a result, the voltage that can be actually energized decreases. The restriction on the energizable voltage relatively increases the size of the apparatus. In addition, the repetition of a large surge voltage results in electrical stress accumulation in the element, which reduces reliability. The technical matters described above apply to the converter device in substantially the same manner.

そこで本発明は、配線に寄生するインダクタンスが小さく、発生サージ電圧が低く、通電可能電圧が高く、小形で信頼性の高いパワー半導体モジュールを備えた電力変換装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a power conversion device including a small and highly reliable power semiconductor module that has a small inductance parasitic on wiring, a low generated surge voltage, a high energizable voltage, and the like.

請求項1の発明は、スイッチングチップとダイオードチップを絶縁基板上に設け、複数の前記絶縁基板を共通のケース内に収納してブリッジ構成とし、前記絶縁基板間を接続するP側配線とN側配線は、相互に絶縁され積層状に設けられた平板状の主導体と、前記両主導体の端部に形成され相互に絶縁され積層状に設けられた帯状の副導体とを備え、前記両副導体の端部を外部接続端子としたパワー半導体モジュールと、前記パワー半導体モジュールの前記両主導体上に形成された複数の分岐導体対に接続したコンデンサエレメントと、からなることを特徴とするThe invention of claim 1 is provided with a switching chip and diode chip on an insulating substrate, and a bridge constituted by housing a plurality of said insulating substrate in a common case, before Symbol P side wiring and N that connects the insulating substrate The side wiring is provided with a flat main conductor that is insulated from each other and provided in a laminated form, and a strip-shaped subconductor that is formed at the ends of the two main conductors and insulated from each other and provided in a laminated form, a power semiconductor module the end portions of the sub-conductors and the external connection terminal, and a capacitor element connected to a plurality of branch conductor pairs formed on the both main conductor of the power semiconductor module, and characterized in that it consists To do .

請求項2の発明は、前記分岐導体対は、前記主導体と前記絶縁基板を接続することを特徴とする
請求項3の発明は、パワー半導体モジュールと、コンデンサエレメントを複数並列接続して前記パワー半導体モジュールに接続されたコンデンサモジュールとを備えた電力変換装置において、記コンデンサエレメントを接続するP側配線とN側配線は、相互に絶縁され積層状に設けられた平板状の主導体と、前記両主導体の端部に形成され相互に絶縁され積層状に設けられた帯状の副導体とを備え、前記両副導体の端部を外部接続端子としたことを特徴とする
The invention according to claim 2 is characterized in that the branch conductor pair connects the main conductor and the insulating substrate .
The invention of claim 3, and the power semiconductor module, the power converter and a capacitor module that is connected to the power semiconductor module by connecting in parallel a plurality of capacitor elements, and the P-side wiring for connecting the pre-Symbol capacitor element N-side wiring is provided with mutually insulated main conductors of flat plate provided in layers, and said strip-like sub-conductors provided on the insulated laminated to each other are formed at both end portions of the main conductor , characterized in that the ends of the two sub-conductors and the external connection terminal.

本発明によれば、配線に寄生するインダクタンスが小さく、発生サージ電圧が低く、通電可能電圧が高く、小形で信頼性の高いパワー半導体モジュールを備えた電力変換装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power converter device provided with the small and highly reliable power semiconductor module with a small inductance parasitic on wiring, a low generated surge voltage, a high energizable voltage, can be provided.

以下、本発明の第1から第6の実施形態を、図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態を図1、図2、図3、図4を用いて説明する。
Hereinafter, first to sixth embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, and FIG.

図1は、本発明の第1の実施の形態のパワー半導体モジュール12の全体形状を示す斜視図と、内部配線構造を示す三面図であり、従来のパワー半導体モジュール2を示した図11と図12に対応している。図2は内部の直流部および交流部の配線導体の部分を示す斜視図および分解図である。これらは従来構造の図13に対応している。図3は直流部導体の三面図であり、従来構造の図14に対応している。さらに、図4は、直流部および交流部の配線導体の部分を取り除いて絶縁基板の配置がわかるように示す三面図であり、従来構造の図15に対応している。   FIG. 1 is a perspective view showing the overall shape of the power semiconductor module 12 according to the first embodiment of the present invention, and a three-view drawing showing an internal wiring structure. FIG. 11 and FIG. 12 is supported. FIG. 2 is a perspective view and an exploded view showing a wiring conductor portion of the internal DC portion and the AC portion. These correspond to FIG. 13 of the conventional structure. FIG. 3 is a three-sided view of the DC part conductor and corresponds to FIG. 14 of the conventional structure. Further, FIG. 4 is a three-sided view showing the arrangement of the insulating substrate by removing the direct current portion and the wiring conductor portion of the alternating current portion, and corresponds to FIG. 15 of the conventional structure.

図1、図2に示すように、P側導体5とN側導体6は、相互に絶縁され積層状に設けられた平板状の主導体5a、6aで構成し、両主導体5a、6aの端部に帯状の副導体5b、6bを立ち上げて絶縁かつ積層状に形成し、両副導体5b、6bの端部を外部接続のためのP側端子P2およびN側端子N2としている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the P-side conductor 5 and the N-side conductor 6 are composed of flat main conductors 5a and 6a that are insulated from each other and provided in a laminated manner. Band-shaped subconductors 5b and 6b are raised at the ends to be insulated and laminated, and the ends of both subconductors 5b and 6b serve as a P-side terminal P2 and an N-side terminal N2 for external connection.

主導体5a、6aの裏面には、半導体素子を設けた絶縁基板40に接続する接続導体5u、5v、5wおよび6u、6v、6wが突設されている。また主導体6aには、主導体5aの接続導体5u、5v、5wが挿通される孔6X、6Y、6Zが接続導体6u、6v、6wに近接して設けられている。   Connection conductors 5u, 5v, 5w and 6u, 6v, 6w connected to the insulating substrate 40 provided with the semiconductor elements protrude from the back surfaces of the main conductors 5a, 6a. The main conductor 6a is provided with holes 6X, 6Y, 6Z through which the connection conductors 5u, 5v, 5w of the main conductor 5a are inserted in close proximity to the connection conductors 6u, 6v, 6w.

このように構成したパワー半導体モジュールにおけるP側導体5とN側導体6の内部の電流経路を図3で説明する。P側導体5において、P側端子P2からW相絶縁基板40に至る電流の流れは、a→b→c→dというほぼ最短距離を結んだ経路である。同様に、N側導体6においては、W相絶縁基板40からN側端子N2に至る電流の流れは、e→f→g→hという、同じく最短距離を結んだ経路である。   A current path inside the P-side conductor 5 and the N-side conductor 6 in the power semiconductor module configured as described above will be described with reference to FIG. In the P-side conductor 5, the current flow from the P-side terminal P <b> 2 to the W-phase insulating substrate 40 is a path connecting almost the shortest distance of a → b → c → d. Similarly, in the N-side conductor 6, the current flow from the W-phase insulating substrate 40 to the N-side terminal N <b> 2 is a path that connects the shortest distances, e → f → g → h.

本実施の形態によれば、互いに逆方向に流れる電流bおよびgに対応する副導体5b、6bの部分が積層構造になっているのでこの部分におけるインダクタンスを低減することができる。また、P側導体5とN側導体6が積層して設けられ主導体5a、6aの電流cとfも互いに近接している。その結果、主導体5a、6aの内部で近接して逆向きの電流が流れるので、主導体5a、6aにおけるインダクタンスも小さくなる。   According to the present embodiment, the sub-conductors 5b and 6b corresponding to the currents b and g flowing in opposite directions have a laminated structure, so that the inductance in this portion can be reduced. Further, the P-side conductor 5 and the N-side conductor 6 are laminated and the currents c and f of the main conductors 5a and 6a are close to each other. As a result, a reverse current flows close to the inside of the main conductors 5a and 6a, so that the inductance in the main conductors 5a and 6a is also reduced.

ちなみに、ベース3のサイズが190mm×150mmのパワー半導体モジュールを対象とし、P側端子P2からW相絶縁基板40を経由しN側端子N2に至るルートのインダクタンスを解析計算したところ49nHとなり、本実施の形態の構成とすることで、従来の構造と比較して44%インダクタンスを低減できることがわかった。   By the way, when the size of the base 3 is 190 mm × 150 mm, the inductance of the route from the P-side terminal P2 to the N-side terminal N2 via the W-phase insulating substrate 40 is analyzed and calculated to be 49 nH. It was found that the inductance can be reduced by 44% as compared with the conventional structure.

(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態を図5を参照して説明する。図5は、第2の実施の形態のパワー半導体モジュールの内部配線構造を示す斜視図と、直流部および交流部の配線導体の部分を分解して示す分解図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a perspective view showing the internal wiring structure of the power semiconductor module according to the second embodiment and an exploded view showing the wiring conductor portions of the direct current section and the alternating current section.

本実施の形態は、P側導体5の主導体5aと、N側導体6の主導体6aとの間にセラミックなどの比誘電率の大きい絶縁材料からなる絶縁板8を設けた構成である。絶縁板8には、主導体5aに設けられた接続導体5u、5v、5wが挿通される孔8X、8Y、8Zが設けられている。P側導体5とN側導体6の間に設けた絶縁板8がコンデンサとして作用し、スイッチングチップ43に近い位置にコンデンサ成分を付与したことになり、サージ電圧低減効果が大きい。   In the present embodiment, an insulating plate 8 made of an insulating material having a high relative dielectric constant such as ceramic is provided between the main conductor 5a of the P-side conductor 5 and the main conductor 6a of the N-side conductor 6. The insulating plate 8 is provided with holes 8X, 8Y, and 8Z through which connection conductors 5u, 5v, and 5w provided in the main conductor 5a are inserted. The insulating plate 8 provided between the P-side conductor 5 and the N-side conductor 6 acts as a capacitor, and a capacitor component is provided at a position close to the switching chip 43, so that the surge voltage reduction effect is great.

(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態を図6を参照して説明する。図6は、パワー半導体モジュール12と、コンデンサモジュール1とを組み合わせてなるインバータ装置を示す斜視図および分解図であり、従来の図16に対応している。本実施の形態は、コンデンサエレメント1a〜1eを接続するP側導体51とN側導体52とを、絶縁かつ積層状に設けた平板状の主導体51a、52a、および主導体51a、52aの端部に絶縁かつ積層状に設けた帯状の副導体51b、52bで構成し、副導体51b、52bの端部を外部接続端子P1、N1とした構成である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a perspective view and an exploded view showing an inverter device in which the power semiconductor module 12 and the capacitor module 1 are combined, and corresponds to the conventional FIG. In the present embodiment, flat main conductors 51a and 52a in which a P-side conductor 51 and an N-side conductor 52 that connect capacitor elements 1a to 1e are provided in an insulating and laminated manner, and ends of the main conductors 51a and 52a. This is configured by strip-shaped sub-conductors 51b and 52b provided in an insulating and laminated manner, and the end portions of the sub-conductors 51b and 52b are external connection terminals P1 and N1.

本実施の形態のインバータ装置は、コンデンサエレメント1a〜1eを接続する主導体51a、52aおよび副導体51b、52bを積層構造としたので、コンデンサモジュール1の内部配線のインダクタンスを低減することができる。   In the inverter device of the present embodiment, the main conductors 51a and 52a and the sub conductors 51b and 52b connecting the capacitor elements 1a to 1e have a laminated structure, so that the inductance of the internal wiring of the capacitor module 1 can be reduced.

(第4の実施の形態)
次に、本発明の第4の実施の形態を図7を参照して説明する。図7は、パワー半導体モジュール12と、コンデンサモジュール1とを組み合わせてなるインバータ装置を示す斜視図および分解図であり、従来の図16に対応している。本実施の形態は、コンデンサエレメント1a〜1eを接続するP側導体51とN側導体52とを、絶縁かつ積層状に設けた平板状の主導体51a、52a、および主導体51a、52aの両端部に絶縁かつ積層状に設けた2組の帯状の副導体51b、52bで構成し、両端部の副導体51b、52bの端部を外部接続端子P1、N1とした構成である。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a perspective view and an exploded view showing an inverter device in which the power semiconductor module 12 and the capacitor module 1 are combined, and corresponds to FIG. In the present embodiment, flat main conductors 51a and 52a in which a P-side conductor 51 and an N-side conductor 52 that connect capacitor elements 1a to 1e are provided in an insulating and laminated manner, and both ends of the main conductors 51a and 52a. In this configuration, two sets of strip-like subconductors 51b and 52b provided in an insulating and laminated manner are provided, and the end portions of the subconductors 51b and 52b at both ends are external connection terminals P1 and N1.

コンデンサモジュール1の上記構成に対応して、パワー半導体モジュール12の、P側導体5とN側導体6の両端部に2組の積層状に配置される副導体5b、6bを形成し、両副導体5b、6bの端部を2組の外部接続端子P2、N2とする。そして、両接続端子P2、N2にコンデンサモジュール1の2組の外部接続端子P1、N1を接続する。   Corresponding to the configuration of the capacitor module 1, two sets of sub-conductors 5 b and 6 b are formed on both ends of the P-side conductor 5 and the N-side conductor 6 of the power semiconductor module 12. The ends of the conductors 5b and 6b are two sets of external connection terminals P2 and N2. Then, two sets of external connection terminals P1, N1 of the capacitor module 1 are connected to both connection terminals P2, N2.

本実施の形態のインバータ装置は、パワー半導体モジュール12のU相絶縁基板40とともにW相絶縁基板40側にもコンデンサ配線経路を増設した構成であり、W相にとっての配線経路が短くなり、第3の実施の形態と比較して、さらにインダクタンスを低減することができる。また、コンデンサモジュール1を両端4点でパワー半導体モジュール12に締結固定するので、耐振動強度が向上する。   The inverter device of the present embodiment has a configuration in which a capacitor wiring path is added to the W-phase insulating board 40 side together with the U-phase insulating board 40 of the power semiconductor module 12, and the wiring path for the W-phase is shortened. Compared with the embodiment, the inductance can be further reduced. Further, since the capacitor module 1 is fastened and fixed to the power semiconductor module 12 at four points on both ends, the vibration resistance strength is improved.

(第5の実施の形態)
次に、本発明の第5の実施の形態を図8を参照して説明する。図8は本実施の形態のインバータ装置を構成するパワー半導体モジュール12のP側導体5とN側導体6を取り出して示した斜視図である。すなわち、P側導体5とN側導体6を構成する主導体5a、6a上に、分岐導体5c、5d、5e、5f、5gおよび6c、6d、6e、6f、6gを立設し、各分岐導体にコンデンサエレメント1a、1b、1c、1d、1eを接続た構成である。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a perspective view showing the P-side conductor 5 and the N-side conductor 6 extracted from the power semiconductor module 12 constituting the inverter device of the present embodiment. That is, branching conductors 5c, 5d, 5e, 5f, 5g and 6c, 6d, 6e, 6f, 6g are erected on the main conductors 5a, 6a constituting the P-side conductor 5 and the N-side conductor 6, and each branch The capacitor elements 1a, 1b, 1c, 1d, and 1e are connected to the conductor.

本実施の形態のインバータ装置は、コンデンサモジュール1とパワー半導体モジュール12を一体化することができ、トータルの配線経路長がより短くなり、第4の実施形態と比較して、さらにインダクタンスを低減することができる。   In the inverter device of the present embodiment, the capacitor module 1 and the power semiconductor module 12 can be integrated, the total wiring path length becomes shorter, and the inductance is further reduced as compared with the fourth embodiment. be able to.

(第6の実施の形態)
次に、本発明の第6の実施の形態を図9を参照して説明する。図9は本実施の形態のインバータ装置を構成するパワー半導体モジュール12のP側導体5とN側導体6を取り出して示した斜視図である。すなわち、P側導体5とN側導体6を構成する主導体5a、6aの下面に、主導体5a、6aと絶縁基板40を接続する3組の分岐導体5h、5i、5jおよび6h、6i、6jを形成し、これらの分岐導体にコンデンサエレメント1f、1g、1hを接続した構成である。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a perspective view showing the P-side conductor 5 and the N-side conductor 6 of the power semiconductor module 12 constituting the inverter device of the present embodiment. That is, three sets of branch conductors 5h, 5i, 5j and 6h, 6i connecting the main conductors 5a, 6a and the insulating substrate 40 to the lower surfaces of the main conductors 5a, 6a constituting the P-side conductor 5 and the N-side conductor 6; 6j is formed, and capacitor elements 1f, 1g, and 1h are connected to these branch conductors.

本実施の形態のインバータ装置は、コンデンサエレメント1f、1g、1hをよりスイッチングチップ43に近い位置に配置して、コンデンサ成分を付与できるので、サージ電圧低減効果がさらに大きくなる。   In the inverter device according to the present embodiment, the capacitor elements 1f, 1g, and 1h can be arranged at positions closer to the switching chip 43, and a capacitor component can be applied, so that the surge voltage reduction effect is further increased.

以上、第3から第6の実施の形態はインバータ装置を説明したが、コンバータ装置についてもほぼ同様に説明されうる。   As mentioned above, although the 3rd to 6th embodiment demonstrated the inverter apparatus, it can be demonstrated about the converter apparatus substantially similarly.

本発明の第1の実施の形態のパワー半導体モジュールを示し、(a)は全体形状を示す斜視図、(b)は内部配線構造を示す平面図、(c)は(b)の右側面図、(d)は(b)の正面図。The power semiconductor module of the 1st Embodiment of this invention is shown, (a) is a perspective view which shows the whole shape, (b) is a top view which shows an internal wiring structure, (c) is a right view of (b). , (D) is a front view of (b). 本発明の第1の実施の形態のパワー半導体モジュールの内部配線構造を示し、(a)は斜視図、(b)は分解図。The internal wiring structure of the power semiconductor module of the 1st Embodiment of this invention is shown, (a) is a perspective view, (b) is an exploded view. 本発明の第1の実施の形態のパワー半導体モジュールに備えられる直流導体を示し、(a)、(b)、(c)はP側導体の平面図、右側面図および正面図、(d)、(e)、(f)はN側導体の平面図、右側面図および正面図。The direct current conductor with which the power semiconductor module of the 1st Embodiment of this invention is equipped is shown, (a), (b), (c) is a top view of a P side conductor, a right view, and a front view, (d) , (E) and (f) are a plan view, a right side view and a front view of the N-side conductor. 本発明の第1の実施の形態のパワー半導体モジュールに備えられるベース上の構成を示し、(a)は平面図、(b)は右側面図、(c)は正面図。The structure on the base with which the power semiconductor module of the 1st Embodiment of this invention is equipped is shown, (a) is a top view, (b) is a right view, (c) is a front view. 本発明の第2の実施の形態のパワー半導体モジュールの内部配線構造を示し、(a)は斜視図、(b)は分解図。The internal wiring structure of the power semiconductor module of the 2nd Embodiment of this invention is shown, (a) is a perspective view, (b) is an exploded view. 本発明の第3の実施の形態のインバータ装置を示し、(a)は全体の斜視図、(b)はコンデンサモジュールの分解図、(c)は(b)をさらに分解した図。The inverter apparatus of the 3rd Embodiment of this invention is shown, (a) is a perspective view of the whole, (b) is an exploded view of a capacitor module, (c) is the figure which further decomposed | disassembled (b). 本発明の第4の実施の形態のインバータ装置を示し、(a)は全体の斜視図、(b)はパワー半導体モジュールとコンデンサモジュールを分離した状態を示す図、(c)はコンデンサモジュールの分解図。The inverter apparatus of the 4th Embodiment of this invention is shown, (a) is a whole perspective view, (b) is a figure which shows the state which isolate | separated the power semiconductor module and the capacitor module, (c) is the decomposition | disassembly of a capacitor module Figure. 本発明の第5の実施の形態のインバータ装置に備えられるコンデンサモジュールを示し、(a)は全体の斜視図、(b)は分解図。The capacitor | condenser module with which the inverter apparatus of the 5th Embodiment of this invention is equipped is shown, (a) is a whole perspective view, (b) is an exploded view. 本発明の第6の実施の形態のインバータ装置に備えられるコンデンサモジュールを示し、(a)は全体の斜視図、(b)は分解図。The capacitor | condenser module with which the inverter apparatus of the 6th Embodiment of this invention is provided is shown, (a) is a perspective view of the whole, (b) is an exploded view. 従来のパワー半導体モジュールを備えたインバータ装置の回路図。The circuit diagram of the inverter apparatus provided with the conventional power semiconductor module. 従来のパワー半導体モジュールを示し、(a)は全体形状を示す斜視図、(b)は平面図、(c)は右側面図、(d)は正面図。The conventional power semiconductor module is shown, (a) is a perspective view which shows the whole shape, (b) is a top view, (c) is a right view, (d) is a front view. 従来のパワー半導体モジュールの内部の配線構造を示し、(a)は斜視図、(b)は平面図、(c)は右側面図、(d)は正面図。The wiring structure inside the conventional power semiconductor module is shown, (a) is a perspective view, (b) is a plan view, (c) is a right side view, and (d) is a front view. 従来のパワー半導体モジュールの内部の配線構造を分解して示し、(a)と(e)はP側導体、(b)と(f)はN側導体、(c)は出力導体、(d)はベースを示す図。An exploded wiring structure of a conventional power semiconductor module is shown, (a) and (e) are P-side conductors, (b) and (f) are N-side conductors, (c) is an output conductor, (d) Is a diagram showing a base. 従来のパワー半導体モジュールに備えられる直流導体を示し、(a)、(b)、(c)はP側導体の平面図、右側面図および正面図、(d)、(e)、(f)はN側導体の平面図、右側面図および正面図。The DC conductor with which the conventional power semiconductor module is equipped is shown, (a), (b), (c) is a top view of a P side conductor, a right side view, and a front view, (d), (e), (f) These are a plan view, a right side view, and a front view of the N-side conductor. 従来のパワー半導体モジュールに備えられるベース上の構成を示し、(a)は平面図、(b)は右側面図、(c)は正面図。The structure on the base with which the conventional power semiconductor module is equipped is shown, (a) is a top view, (b) is a right view, (c) is a front view. 従来のインバータ装置を示し、(a)は全体形状を示す斜視図、(b)はコンデンサモジュールの絶縁ケースを取り除いた状態を示す斜視図。The conventional inverter apparatus is shown, (a) is a perspective view which shows the whole shape, (b) is a perspective view which shows the state which removed the insulation case of the capacitor | condenser module. 従来のインバータ装置に備えられるコンデンサモジュールの分解斜視図。The disassembled perspective view of the capacitor | condenser module with which the conventional inverter apparatus is equipped.

符号の説明Explanation of symbols

1…コンデンサモジュール、1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g,1h…コンデンサエレメント、2…パワー半導体モジュール(従来)、3…ベース、4,4a…絶縁ケース、5…P側導体、6…N側導体、5a,6a…主導体、5b,6b…副導体、5c,5d,5e,5f,5g,5h,5i,5j,6c,6d,6e,6f,6g,6h,6i,6j…分岐導体、5u,5v,5w,6u,6v,6w…接続導体、6X,6Y,6Z…接続導体挿通孔、7u,7v,7w…出力導体、8…絶縁板、8X,8Y,8Z…接続導体挿通孔、12…パワー半導体モジュール(本発明)、40…絶縁基板、41…コレクタパターン、42…エミッタパターン、43…スイッチングチップ、44…ダイオードチップ、45…ボンディングワイヤ、51…P側導体、52…N側導体、51a,52a…主導体、51b,52b…副導体、P1,P2…P側端子、N1,N2…N側端子、P1a,P1b,P1c,P2u,P2v,P2w…中間接続部、N1a,N1b,N1c,N2u,N2v,N2w…中間接続部、u,v,w…出力端子、a,b,c,d,e,f,g,h…電流経路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Capacitor module, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h ... Capacitor element, 2 ... Power semiconductor module (conventional), 3 ... Base, 4, 4a ... Insulation case, 5 ... P side conductor, 6 ... N-side conductor, 5a, 6a ... main conductor, 5b, 6b ... sub conductor, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h, 5i, 5j, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h, 6i, 6j: Branch conductor, 5u, 5v, 5w, 6u, 6v, 6w ... Connection conductor, 6X, 6Y, 6Z ... Connection conductor insertion hole, 7u, 7v, 7w ... Output conductor, 8 ... Insulating plate, 8X, 8Y, 8Z Connection conductor insertion hole, 12 Power semiconductor module (present invention), 40 Insulating substrate, 41 Collector pattern, 42 Emitter pattern, 43 Switching chip, 44 Diode chip, 45 Bonding 51, P side conductor, 52 ... N side conductor, 51a, 52a ... main conductor, 51b, 52b ... sub conductor, P1, P2 ... P side terminal, N1, N2 ... N side terminal, P1a, P1b, P1c, P2u, P2v, P2w ... intermediate connection, N1a, N1b, N1c, N2u, N2v, N2w ... intermediate connection, u, v, w ... output terminals, a, b, c, d, e, f, g, h ... current path.

Claims (3)

スイッチングチップとダイオードチップを絶縁基板上に設け、複数の前記絶縁基板を共通のケース内に収納してブリッジ構成とし、前記絶縁基板間を接続するP側配線とN側配線は、相互に絶縁され積層状に設けられた平板状の主導体と、前記両主導体の端部に形成され相互に絶縁され積層状に設けられた帯状の副導体とを備え、前記両副導体の端部を外部接続端子としたパワー半導体モジュールと、
前記パワー半導体モジュールの前記両主導体上に形成された複数の分岐導体対に接続したコンデンサエレメントと、
からなる電力変換装置。
Provided a switching chip and diode chip on an insulating substrate, and a bridge constituted by housing a plurality of said insulating substrate in a common case, before Symbol P side wiring and N-side wiring for connecting the insulating substrate are mutually insulated A flat plate-shaped main conductor provided in a laminated form, and a strip-shaped subconductor formed on the ends of the two main conductors and insulated from each other. a power semiconductor module with an external connection terminal,
A capacitor element connected to a plurality of branch conductor pairs formed on the two main conductors of the power semiconductor module;
A power conversion device comprising:
前記分岐導体対は、前記主導体と前記絶縁基板を接続することを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。The power converter according to claim 1, wherein the branch conductor pair connects the main conductor and the insulating substrate. パワー半導体モジュールと、コンデンサエレメントを複数並列接続して前記パワー半導体モジュールに接続されたコンデンサモジュールとを備えた電力変換装置において、
記コンデンサエレメントを接続するP側配線とN側配線は、相互に絶縁され積層状に設けられた平板状の主導体と、前記両主導体の端部に形成され相互に絶縁され積層状に設けられた帯状の副導体とを備え、前記両副導体の端部を外部接続端子としたことを特徴とする電力変換装置。
In a power conversion device comprising a power semiconductor module and a capacitor module connected in parallel to a plurality of capacitor elements connected to the power semiconductor module,
P-side wiring and the N-side wiring for connecting the pre-Symbol capacitor element, and mutually insulated are laminated to provided a plate-shaped main body, the mutually insulated formed on both end portions of the main conductor laminated A power conversion device comprising: a strip-like sub-conductor provided on an end portion of the sub-conductor, wherein the end portions of both sub-conductors serve as external connection terminals.
JP2004166033A 2004-06-03 2004-06-03 Power conversion device with power semiconductor module Expired - Fee Related JP4346504B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004166033A JP4346504B2 (en) 2004-06-03 2004-06-03 Power conversion device with power semiconductor module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004166033A JP4346504B2 (en) 2004-06-03 2004-06-03 Power conversion device with power semiconductor module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005347561A JP2005347561A (en) 2005-12-15
JP4346504B2 true JP4346504B2 (en) 2009-10-21

Family

ID=35499639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004166033A Expired - Fee Related JP4346504B2 (en) 2004-06-03 2004-06-03 Power conversion device with power semiconductor module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4346504B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9520344B2 (en) 2012-05-16 2016-12-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Semiconductor module for electric power
WO2023066621A1 (en) * 2021-10-21 2023-04-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Busbar device and intermediate circuit capacitor apparatus having a snubber action, and motor vehicle

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007215302A (en) * 2006-02-08 2007-08-23 Toshiba Corp Inverter apparatus
JP2007324311A (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Shizuki Electric Co Inc Capacitor in case
JP4434181B2 (en) 2006-07-21 2010-03-17 株式会社日立製作所 Power converter
JP2008061282A (en) * 2006-08-29 2008-03-13 Hitachi Ltd Power conversion device
JP2008130641A (en) * 2006-11-17 2008-06-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Case mold type capacitor
JP4875977B2 (en) * 2006-12-27 2012-02-15 日本インター株式会社 Power module
JP4968644B2 (en) * 2007-01-31 2012-07-04 株式会社指月電機製作所 Capacitor electrode structure
JP4436843B2 (en) 2007-02-07 2010-03-24 株式会社日立製作所 Power converter
JP4758923B2 (en) * 2007-02-08 2011-08-31 三菱電機株式会社 Power converter, converter, inverter and terminal block
JP4905254B2 (en) * 2007-05-25 2012-03-28 トヨタ自動車株式会社 Manufacturing method of bus bar with integrated capacitor
JP4452952B2 (en) * 2007-06-20 2010-04-21 日立オートモティブシステムズ株式会社 Power converter
DE102007029657B4 (en) * 2007-06-27 2017-10-19 Fuji Electric Co., Ltd. Inverter module for power converters
JP4452953B2 (en) 2007-08-09 2010-04-21 日立オートモティブシステムズ株式会社 Power converter
JP4962290B2 (en) * 2007-12-04 2012-06-27 株式会社デンソー Power converter
JP5380834B2 (en) * 2007-12-19 2014-01-08 株式会社明電舎 DC-AC converter
US8018730B2 (en) 2008-03-04 2011-09-13 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Power converter apparatus
JP4582161B2 (en) * 2008-03-04 2010-11-17 株式会社豊田自動織機 Power converter
JP4640425B2 (en) * 2008-03-04 2011-03-02 株式会社豊田自動織機 Power converter
JP5092804B2 (en) * 2008-03-04 2012-12-05 株式会社豊田自動織機 Power converter
JP4640424B2 (en) * 2008-03-04 2011-03-02 株式会社豊田自動織機 Power converter
US8031479B2 (en) 2008-03-04 2011-10-04 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Power converter apparatus
JP4640423B2 (en) * 2008-03-04 2011-03-02 株式会社豊田自動織機 Power converter
JP4561874B2 (en) 2008-05-20 2010-10-13 株式会社豊田自動織機 Power converter
JP4644275B2 (en) * 2008-07-29 2011-03-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 Power converter and electric vehicle
JP4957815B2 (en) * 2009-06-24 2012-06-20 株式会社デンソー Semiconductor module and motor with built-in electronic circuit using the same
JP5645544B2 (en) * 2010-08-23 2014-12-24 株式会社指月電機製作所 Capacitor
DE102011006988B4 (en) * 2011-04-07 2021-09-30 Siemens Aktiengesellschaft Two-part converter cell
JP5747857B2 (en) * 2012-04-06 2015-07-15 株式会社デンソー Power converter
JP6061487B2 (en) * 2012-04-24 2017-01-18 住友重機械工業株式会社 Power converter
JP5796257B2 (en) * 2012-05-31 2015-10-21 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Inverter device
KR102034717B1 (en) 2013-02-07 2019-10-21 삼성전자주식회사 Substrate and terminals for power module and power module comprising the same
CN105103289B (en) * 2013-05-16 2018-08-24 富士电机株式会社 Semiconductor device
JP6144132B2 (en) * 2013-07-05 2017-06-07 株式会社指月電機製作所 Capacitor
CN104347554A (en) * 2013-07-23 2015-02-11 西安永电电气有限责任公司 Electrode for power semiconductor device
JP6166701B2 (en) 2014-08-22 2017-07-19 株式会社東芝 Semiconductor device
JP5989057B2 (en) * 2014-10-27 2016-09-07 日立オートモティブシステムズ株式会社 Power converter
CN105789160B (en) 2016-05-03 2017-05-24 扬州国扬电子有限公司 Combined electrode and three-level high power module thereof
DE102018218961A1 (en) * 2018-11-07 2020-05-07 Robert Bosch Gmbh Circuit arrangement for controlling an electrical machine
DE112019007501T5 (en) 2019-06-26 2022-04-14 Mitsubishi Electric Corporation SEMICONDUCTOR DEVICE AND POWER CONVERSION DEVICE
WO2021053746A1 (en) * 2019-09-18 2021-03-25 株式会社デンソー Power conversion device
JPWO2022044228A1 (en) * 2020-08-27 2022-03-03
WO2022259646A1 (en) * 2021-06-10 2022-12-15 富士電機株式会社 Semiconductor device
JP7250855B2 (en) * 2021-07-19 2023-04-03 ニチコン株式会社 composite capacitor

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4907068A (en) * 1987-01-21 1990-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Semiconductor arrangement having at least one semiconductor body
JPH06225545A (en) * 1993-01-21 1994-08-12 Toshiba Corp Semiconductor power converter
JP3622782B2 (en) * 2000-03-14 2005-02-23 三菱電機株式会社 Semiconductor device
JP3724345B2 (en) * 2000-07-13 2005-12-07 日産自動車株式会社 Wiring connection structure
JP3741002B2 (en) * 2001-06-15 2006-02-01 日産自動車株式会社 Mounting structure of semiconductor device
JP4277169B2 (en) * 2003-01-06 2009-06-10 富士電機デバイステクノロジー株式会社 Power semiconductor module
JP2005012940A (en) * 2003-06-19 2005-01-13 Toshiba Corp Inverter device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9520344B2 (en) 2012-05-16 2016-12-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Semiconductor module for electric power
CN104303297B (en) * 2012-05-16 2017-05-17 松下知识产权经营株式会社 Power semiconductor module
WO2023066621A1 (en) * 2021-10-21 2023-04-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Busbar device and intermediate circuit capacitor apparatus having a snubber action, and motor vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005347561A (en) 2005-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4346504B2 (en) Power conversion device with power semiconductor module
JP6836201B2 (en) Power converter
WO2016031295A1 (en) Three-level power conversion device
EP2884650A1 (en) Power module comprising two elements, and three-level power conversion device using same
JP5807516B2 (en) Power converter and method of arranging conductor in power converter
JP5132175B2 (en) Power converter
JP2009284604A (en) Power conversion device
JP2006203974A (en) Wiring structure of power converter
JP6647189B2 (en) Semiconductor module, semiconductor device and power device
JP4164810B2 (en) Power semiconductor module
JP7375797B2 (en) power converter
JP5241421B2 (en) Power converter
JP2017055610A (en) Power semiconductor device
JP4968528B2 (en) 3-level power converter
JP2005176555A (en) Power converter
JP4842018B2 (en) Power converter
JP7034043B2 (en) Power module and electrical equipment with power module
CN104380587A (en) Power conversion apparatus
JP6658915B2 (en) Power converter
WO2001031771A1 (en) Electric power converter
JP2004056984A (en) Power converting device
JP2008306867A (en) Power conversion equipment and method of connecting electrical part
JP6493171B2 (en) Power converter
JP6575072B2 (en) Phase unit and three-level power converter using the same
JP2017112682A (en) Three-level power conversion device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070226

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20070226

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090323

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090331

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090529

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090623

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090714

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120724

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130724

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees