JP6407798B2 - Power semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明はパワー半導体装置に関し、特に車載用の電力変換装置に用いられるパワー半導体装置に関する。   The present invention relates to a power semiconductor device, and more particularly, to a power semiconductor device used for an in-vehicle power conversion device.

本発明は、直流電流を交流電流に変換するためのパワー半導体装置に関し、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動用モータに交流電流を供給するパワー半導体装置に関する。   The present invention relates to a power semiconductor device for converting a direct current into an alternating current, and relates to a power semiconductor device that supplies an alternating current to a drive motor of a hybrid vehicle or an electric vehicle.

近年、電流変換装置では、高密度化が求められている。高密度化により、パワー半導体装置内のパワー半導体素子で生じる発熱が大きくなってしまい、パワー半導体装置の耐熱温度に到達してパワー半導体装置の小型化を妨げとなる。そこで、パワー半導体素子を両面から冷却することにより冷却効率を向上させる両面冷却型パワー半導体装置の技術が開示されている。   In recent years, higher density is required for current converters. Due to the increase in density, the heat generated in the power semiconductor element in the power semiconductor device increases, reaching the heat-resistant temperature of the power semiconductor device and hindering the miniaturization of the power semiconductor device. Therefore, a technology of a double-sided cooling type power semiconductor device that improves the cooling efficiency by cooling the power semiconductor element from both sides is disclosed.

電力変換装置を高密度化するためには、低損失なパワー半導体素子を高速スイッチングする必要がある。しかし、高速スイッチングするためには、インバータ回路を構成する配線導体に生じる配線インダクタンスによって発生するサージ電圧を抑制する必要がある。   In order to increase the density of a power conversion device, it is necessary to switch a low-loss power semiconductor element at high speed. However, in order to perform high-speed switching, it is necessary to suppress the surge voltage generated by the wiring inductance generated in the wiring conductor constituting the inverter circuit.

サージ電圧の原因であるインバータ回路の配線インダクタンスを低減させる手段としては、特許文献1のような技術が知られている。特許文献1は、正極端子と負極端子をそれぞれ分岐させることで、各端子に流れる電流を分散させ、更に分岐した正極端子及び負極端子を交互に配置する構造にすることにより正極端子と負極端子に流れる電流が反対方向に流れ、互いにインダクタンスを打ち消す作用が働き、インバータ回路の配線インダクタンスが低減できる。   As a means for reducing the wiring inductance of the inverter circuit that is the cause of the surge voltage, a technique such as Patent Document 1 is known. Patent Document 1 divides a positive electrode terminal and a negative electrode terminal to disperse a current flowing through each terminal, and further arranges a branched positive electrode terminal and a negative electrode terminal alternately to form a positive electrode terminal and a negative electrode terminal. The flowing current flows in the opposite direction, and the action of canceling out the inductances works, so that the wiring inductance of the inverter circuit can be reduced.

特開2014−50206号公報JP, 2014-50206, A

しかしながら、特許文献1に係る構成においては、端子の分岐によって端子の数が増大かつ正極端子と負極端子とを交互に配置すると、分岐した負極端子を接続する導体部とインバータ回路の下アームを構成するパワー半導体素子のエミッタ面と接続する導体部を接続する中間導体の長さが長くなってしまう。そのため、配線インダクタンス低減効果の効果が薄れてしまうおそれがあった。   However, in the configuration according to Patent Document 1, when the number of terminals increases due to the branching of the terminals and the positive terminals and the negative terminals are alternately arranged, the conductor part connecting the branched negative terminals and the lower arm of the inverter circuit are configured. Therefore, the length of the intermediate conductor connecting the conductor portion connected to the emitter surface of the power semiconductor element is long. For this reason, the effect of reducing the wiring inductance may be reduced.

そこで本発明に係るパワー半導体装置は、インバータ回路の上アームを構成する第1パワー半導体素子と、前記インバータ回路の下アームを構成する第2パワー半導体素子と、前記第1パワー半導体素子のコレクタ電極と接続される第1導体部と、前記第2パワー半導体素子のエミッタ電極と接続される第4導体部と、前記第1導体部と接続される第1正極端子及び第2正極端子と、前記第2導体部と接続される第1負極端子及び第2負極端子を備え、前記第1正極端子及び前記第2正極端子と前記第1負極端子及び前記第2負極端子は、主面と、当該主面より面積が小さい側面をそれぞれ有し、前記第1負極端子は、一方の側面が前記第1正極端子の側面と対向するとともに他方の側面が前記第2正極端子の一方の側面と対向するように、当該第1正極端子と当該第2正極端子に挟まれ、前記第2正極端子は、前記第1正極端子よりも前記第4導体部に近くに配置され、前記第2負極端子は、一方の側面が前記第2正極端子の他方の側面と対向するように配置され、さらに前記第2負極端子は、前記第1正極端子及び前記第2正極端子と前記第1負極端子よりも、前記第4導体部に最も近くに配置される。   Therefore, a power semiconductor device according to the present invention includes a first power semiconductor element constituting an upper arm of an inverter circuit, a second power semiconductor element constituting a lower arm of the inverter circuit, and a collector electrode of the first power semiconductor element. A first conductor portion connected to the first conductor portion; a fourth conductor portion connected to an emitter electrode of the second power semiconductor element; a first positive electrode terminal and a second positive electrode terminal connected to the first conductor portion; A first negative electrode terminal and a second negative electrode terminal connected to the second conductor portion, wherein the first positive electrode terminal, the second positive electrode terminal, the first negative electrode terminal, and the second negative electrode terminal include a main surface; The first negative electrode terminal has one side surface facing the side surface of the first positive electrode terminal and the other side surface facing one side surface of the second positive electrode terminal. like, The second positive terminal is disposed closer to the fourth conductor part than the first positive terminal, and the second negative terminal is disposed on one side surface. Is disposed so as to face the other side surface of the second positive electrode terminal, and the second negative electrode terminal is further formed by the fourth conductor than the first positive electrode terminal, the second positive electrode terminal, and the first negative electrode terminal. Placed closest to the part.

本発明により、インバータ主回路の配線インダクタンスの低減を図ることができる。
According to the present invention, the wiring inductance of the inverter main circuit can be reduced.

パワー半導体装置の上下アームの直列回路を構成する回路部分の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the circuit part which comprises the series circuit of the upper and lower arms of a power semiconductor device. 図1に示された回路部分が組まれた後の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view after the circuit part shown by FIG. 1 was assembled. 図1に示された第1正極端子304と第2正極端子305と第1負極端子306と第2負極端子307の配向を説明する外観斜視図である。FIG. 3 is an external perspective view illustrating the orientation of the first positive terminal 304, the second positive terminal 305, the first negative terminal 306, and the second negative terminal 307 shown in FIG. 図2に示された回路部分を封止樹脂320で成形した外観斜視図である。FIG. 3 is an external perspective view in which the circuit portion shown in FIG. 図2で示した回路部分を含んだインバータ装置の回路図である。It is a circuit diagram of the inverter apparatus containing the circuit part shown in FIG. 第2の実施例に係るパワー半導体装置の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the power semiconductor device which concerns on a 2nd Example. 強電系端子と制御端子とを分離したパワー半導体装置の上下アームの直列回路を構成する回路部分の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the circuit part which comprises the series circuit of the upper and lower arms of the power semiconductor device which isolate | separated the high electric system terminal and the control terminal. 図7に示された回路部品が組まれた後の外観斜視図である。FIG. 8 is an external perspective view after the circuit components shown in FIG. 7 are assembled.

以下、図面を参照して、本発明に係る電力変換装置の実施の形態について説明する。なお、各図において同一要素については同一の符号を記し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, an embodiment of a power conversion device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is described about the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、パワー半導体装置の上下アームの直列回路を構成する回路部分の分解斜視図であり、図2は、図1に示された回路部分が組まれた後の外観斜視図である。   FIG. 1 is an exploded perspective view of a circuit part constituting a series circuit of upper and lower arms of a power semiconductor device, and FIG. 2 is an external perspective view after the circuit part shown in FIG. 1 is assembled.

第1正極端子304及び第2正極端子305は、第1導体部300と接続される。第1正極端子304及び第2正極端子305は、第1導体部300と一体で成形されてもよい。   The first positive terminal 304 and the second positive terminal 305 are connected to the first conductor unit 300. The first positive terminal 304 and the second positive terminal 305 may be formed integrally with the first conductor portion 300.

第1負極端子306は、第1中間導体部309と第2中間導体部310を介し、第4導体部303と接続される。第2負極端子307は、第1中間導体部309と第2中間導体部310を介し、第4導体部303と接続される。   The first negative electrode terminal 306 is connected to the fourth conductor portion 303 via the first intermediate conductor portion 309 and the second intermediate conductor portion 310. The second negative electrode terminal 307 is connected to the fourth conductor portion 303 via the first intermediate conductor portion 309 and the second intermediate conductor portion 310.

交流端子308は、第2パワー半導体素子314の近くに位置し、第2導体部301と接続された中点部分(中間電極)の端子である。   The AC terminal 308 is a terminal of the middle point portion (intermediate electrode) that is located near the second power semiconductor element 314 and connected to the second conductor portion 301.

第1パワー半導体素子313及び第2パワー半導体素子314は、一方の面にコレクタ電極を、他方の面にエミッタ電極と、信号電極を有する。第1パワー半導体素子313のコレクタ電極は、第1導体部300と金属接合され、他方の面のエミッタ電極は、第3導体部302と金属接合される。第2パワー半導体素子314のコレクタ電極は、第2導体部301と金属接合され、他方の面のエミッタ電極は、第4導体部303と金属接合される。   The first power semiconductor element 313 and the second power semiconductor element 314 have a collector electrode on one surface, an emitter electrode, and a signal electrode on the other surface. The collector electrode of the first power semiconductor element 313 is metal-bonded to the first conductor part 300, and the emitter electrode on the other surface is metal-bonded to the third conductor part 302. The collector electrode of the second power semiconductor element 314 is metal-bonded to the second conductor portion 301, and the emitter electrode on the other surface is metal-bonded to the fourth conductor portion 303.

第1ダイオード315の一主面は、第1導体部300と金属接合され、他方の面は第3導体部302と金属接合される。さらに第1ダイオード315は、第1正極端子304や第2正極端子305及び第1負極端子306や第2負極端子307から遠い位置に配置され、電気的に第1パワー半導体素子313と並列に接続される。   One main surface of the first diode 315 is metal-bonded to the first conductor portion 300, and the other surface is metal-bonded to the third conductor portion 302. Further, the first diode 315 is disposed at a position far from the first positive terminal 304, the second positive terminal 305, the first negative terminal 306, and the second negative terminal 307, and is electrically connected in parallel with the first power semiconductor element 313. Is done.

第2ダイオード316の一主面は、第2導体部301と金属接合され、他方の面は第4導体部303と金属接合される。さらに第2ダイオード316は、第1正極端子304や第2正極端子305及び第1負極端子306や第2負極端子307から遠い位置に配置され、電気的に前記第2パワー半導体素子314と並列に接続される。   One main surface of the second diode 316 is metal-bonded to the second conductor portion 301, and the other surface is metal-bonded to the fourth conductor portion 303. Further, the second diode 316 is disposed at a position far from the first positive terminal 304, the second positive terminal 305, the first negative terminal 306, and the second negative terminal 307, and is electrically in parallel with the second power semiconductor element 314. Connected.

第1中間導体部309は、第1負極端子306と第2負極端子307とを金属接合材等により接続される。第2中間導体部310は、その一端が第1中間導体部309と接続され、その他端が第4導体部303と接続される。インバータ主回路の配線インダクタンスの低減を図るため、第2中間導体310の距離を短い構造とするために、第2中間導体310の配置を阻害しないように、第3導体部302に凹み構造302Aを設けている。   The first intermediate conductor portion 309 connects the first negative electrode terminal 306 and the second negative electrode terminal 307 with a metal bonding material or the like. The second intermediate conductor portion 310 has one end connected to the first intermediate conductor portion 309 and the other end connected to the fourth conductor portion 303. In order to reduce the wiring inductance of the inverter main circuit, in order to make the distance of the second intermediate conductor 310 short, a concave structure 302A is provided in the third conductor portion 302 so as not to disturb the arrangement of the second intermediate conductor 310. Provided.

上アーム用信号接続端子317Uは、アルミ(Al)または金(Au)で構成されたワイヤ(不図示)を介して第1パワー半導体素子313の信号電極と接続される。下アーム用信号接続端子317Lは、アルミ(Al)または金(Au)で構成されたワイヤ(不図示)を介して第2パワー半導体素子314の信号電極と接続される。   The upper arm signal connection terminal 317U is connected to the signal electrode of the first power semiconductor element 313 via a wire (not shown) made of aluminum (Al) or gold (Au). The lower arm signal connection terminal 317L is connected to the signal electrode of the second power semiconductor element 314 via a wire (not shown) made of aluminum (Al) or gold (Au).

図3は、図1に示された第1正極端子304と第2正極端子305と第1負極端子306と第2負極端子307の配向を説明する外観斜視図である。   FIG. 3 is an external perspective view illustrating the orientation of the first positive terminal 304, the second positive terminal 305, the first negative terminal 306, and the second negative terminal 307 shown in FIG.

端子主面318は、第1導体部300と第2導体部301に第1パワー半導体素子313等が金属接合される面と同一面であり、かつ第1中間導体部309が接続される面である。   The terminal main surface 318 is the same surface as the surface on which the first power semiconductor element 313 and the like are metal-bonded to the first conductor portion 300 and the second conductor portion 301 and the surface to which the first intermediate conductor portion 309 is connected. is there.

第1正極端子側面B304Bは、第1負極端子側面A306Aと対向する面である。第1正極端子側面A304Aは、第1正極端子側面B304Bとは反対側に形成された第1正極端子304の側面である。   The first positive electrode terminal side surface B304B is a surface facing the first negative electrode terminal side surface A306A. The first positive electrode terminal side surface A304A is a side surface of the first positive electrode terminal 304 formed on the side opposite to the first positive electrode terminal side surface B304B.

第2正極端子側面A305Aは、第1負極端子側面B306Bと対向する面である。第2正極端子側面B305Bは、第2負極端子側面A307Aと対向する面である。第1負極端子側面A306Aは、第1正極端子側面B304Bと対向する面である。第1負極端子側面B306Bは、第2正極端子側面A305Aと対向する面である。第2負極端子側面A307Aは、第2正極端子側面B305Bと対向する面である。第2負極端子側面B307Bは、交流端子308に一番近い面である。   The second positive electrode terminal side surface A305A is a surface facing the first negative electrode terminal side surface B306B. The second positive electrode terminal side surface B305B is a surface facing the second negative electrode terminal side surface A307A. The first negative terminal side surface A306A is a surface facing the first positive terminal side surface B304B. The first negative terminal side surface B306B is a surface facing the second positive terminal side surface A305A. The second negative electrode terminal side surface A307A is a surface facing the second positive electrode terminal side surface B305B. The second negative terminal side surface B307B is the surface closest to the AC terminal 308.

このように正極端子と負極端子を交互に配置した構造にすることにより正極端子と負極端子に流れる電流が反対方向に流れ、互いのインダクタンスを打ち消す作用が働き、インバータ回路の配線インダクタンスが低減できる。   Thus, by making the structure which arrange | positioned the positive electrode terminal and the negative electrode terminal by turns, the electric current which flows into a positive electrode terminal and a negative electrode terminal flows into the opposite direction, the effect | action which cancels out mutual inductance works, and the wiring inductance of an inverter circuit can be reduced.

図4は、図2に示された回路部分を封止樹脂320で成形した外観斜視図である。   FIG. 4 is an external perspective view of the circuit portion shown in FIG.

端子主面318の一方面に一方の金型が押し付けられ、また端子主面318の他方面に他方の金型が押し付けられる。そして金型内に封止樹脂材320を注入(トランスファーモールド)する。仮に、第1正極端子304の主面と第1負極端子306の主面同士を積層すると、この主面の間の空間から封止樹脂材320を漏れ出さないように構成することは金型が複雑になる。そこで、正・負極端子の側面を対向かつ正・負極端子を一列に配置することで、それぞれ端子の主面を金型に押し当て、封止樹脂材320を注入している。   One mold is pressed against one surface of the terminal main surface 318, and the other mold is pressed against the other surface of the terminal main surface 318. Then, a sealing resin material 320 is injected into the mold (transfer molding). If the main surface of the first positive electrode terminal 304 and the main surface of the first negative electrode terminal 306 are stacked, the mold is configured so that the sealing resin material 320 does not leak from the space between the main surfaces. It becomes complicated. Therefore, the side surfaces of the positive and negative electrode terminals are opposed to each other and the positive and negative electrode terminals are arranged in a row so that the main surfaces of the terminals are pressed against the mold, and the sealing resin material 320 is injected.

図4より第3導体部302及び第4導体部は、封止樹脂320により封止されるが、パワー半導体素子及びダイオードと接続している面との反対面は露出する。封止樹脂320により、第1正極端子304と第2正極端子305と第1負極端子306と第2負極端子307と交流端子308と上アーム用信号接続端子317Uと下アーム用信号接続端子317Lは一部封止される。   4, the third conductor portion 302 and the fourth conductor portion are sealed with the sealing resin 320, but the surface opposite to the surface connected to the power semiconductor element and the diode is exposed. By the sealing resin 320, the first positive terminal 304, the second positive terminal 305, the first negative terminal 306, the second negative terminal 307, the AC terminal 308, the upper arm signal connection terminal 317U, and the lower arm signal connection terminal 317L are Partially sealed.

図5は、図2で示した回路部分を含んだインバータ装置の回路図である。   FIG. 5 is a circuit diagram of an inverter device including the circuit portion shown in FIG.

インバータ回路100は、上アーム101として動作する第1パワー半導体素子313と第1ダイオード315と、下アーム102として動作する第2パワー半導体素子314と第2ダイオード316から構成され、モータジェネレータへ交流電流を伝送するコネクタ113と接続される。上アーム101と下アーム102は、その中点部分から交流端子110及び交流コネクタ113を通してモータジェネレータへの交流電力線と接続する。   The inverter circuit 100 includes a first power semiconductor element 313 and a first diode 315 that operate as the upper arm 101, and a second power semiconductor element 314 and a second diode 316 that operate as the lower arm 102, and supplies an AC current to the motor generator. Is connected to the connector 113 for transmitting the signal. The upper arm 101 and the lower arm 102 are connected to the AC power line to the motor generator through the AC terminal 110 and the AC connector 113 from the middle point portion.

制御部117は、インバータ回路100を駆動制御するドライバ回路119と、ドライバ回路119へ信号線120を介して制御信号を供給する制御回路118を有している。   The control unit 117 includes a driver circuit 119 that drives and controls the inverter circuit 100, and a control circuit 118 that supplies a control signal to the driver circuit 119 via the signal line 120.

パワー半導体素子は、制御部117から出力された駆動信号を受けて動作し、バッテリから供給された直流電力を三相交流電力に変換する。この変換された電力は、モータジェネレータの電機子巻線に供給される。   The power semiconductor element operates in response to the drive signal output from the control unit 117, and converts the DC power supplied from the battery into three-phase AC power. The converted electric power is supplied to the armature winding of the motor generator.

第1パワー半導体素子313は、コレクタ電極105と、信号用エミッタ電極107と、ゲート電極106を備えている。また、第2パワー半導体素子314は、コレクタ電極105と、信号用のエミッタ電極107と、ゲート電極106を備えている。第1ダイオード315が、第1パワー半導体素子313と電気的に並列に接続されている。また、第2ダイオード316が、第2パワー半導体素子314と電気的に並列に接続されている。スイッチング用パワー半導体素子としてはMOSFET(金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ)を用いてもよいが、この場合は第1ダイオード315や第2ダイオード316は不要となる。   The first power semiconductor element 313 includes a collector electrode 105, a signal emitter electrode 107, and a gate electrode 106. The second power semiconductor element 314 includes a collector electrode 105, a signal emitter electrode 107, and a gate electrode 106. The first diode 315 is electrically connected in parallel with the first power semiconductor element 313. The second diode 316 is electrically connected to the second power semiconductor element 314 in parallel. A MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) may be used as the switching power semiconductor element, but in this case, the first diode 315 and the second diode 316 are not required.

制御回路118は、第1パワー半導体素子313と第2パワー半導体素子314のスイッチングタイミングを演算処理するためのマイクロコンピュータ(以下、「マイコン」と記述する)を備えている。マイコンには入力情報として、モータジェネレータに対して要求される目標トルク値、上アーム101と下アーム102からモータジェネレータの電機子巻線に供給される電流値、及びモータジェネレータの回転子の磁極位置が入力されている。目標トルク値は、不図示の上位の制御装置から出力された指令信号に基づくものである。電流値は、電流センサ121から信号線120を介して出力された検出信号に基づいて検出されたものである。磁極位置は、モータジェネレータに設けられた回転磁極センサ(不図示)から出力された検出信号に基づいて検出されたものである。   The control circuit 118 includes a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”) for calculating the switching timing of the first power semiconductor element 313 and the second power semiconductor element 314. As input information to the microcomputer, a target torque value required for the motor generator, a current value supplied from the upper arm 101 and the lower arm 102 to the armature winding of the motor generator, and a magnetic pole position of the rotor of the motor generator Is entered. The target torque value is based on a command signal output from a host controller (not shown). The current value is detected based on the detection signal output from the current sensor 121 via the signal line 120. The magnetic pole position is detected based on a detection signal output from a rotating magnetic pole sensor (not shown) provided in the motor generator.

本実施形態においては、正極端子108(図4参照)及び負極端子109(図4参照)をそれぞれ第1正極端子304と第2正極端子305及び第1負極端子306と第2負極端子307に分岐し、正・負極端子側面同士を交互構成とすることにより、前記正極端子108と前記負極端子109に流れる電流が反対方向に流れ、互いにインダクタンスを打ち消す作用が働き、インバータ主回路の配線インダクタンスが低減できる。   In the present embodiment, the positive terminal 108 (see FIG. 4) and the negative terminal 109 (see FIG. 4) are branched into a first positive terminal 304 and a second positive terminal 305, and a first negative terminal 306 and a second negative terminal 307, respectively. By alternately configuring the positive and negative terminal sides, the currents flowing through the positive terminal 108 and the negative terminal 109 flow in opposite directions, acting to cancel each other out, and reducing the wiring inductance of the inverter main circuit. it can.

仮に、正極端子108の側面と負極端子109の側面が対向に配置される状態を維持した場合、正極端子108が第4導体部303よりも第1導体部300に近く配置されると、前記正極端子108と前記第1導体部300との距離が小さいのに対し、前記負極端子109と前記第4導体部303との距離が大きくなる。また、正極端子108が第1導体部300よりも第4導体部303に近い配置されると、前記正極端子108と前記第1導体部300との距離が大きくなり、前記負極端子109と前記第4導体部303との距離が小さくなる。   If the state in which the side surface of the positive electrode terminal 108 and the side surface of the negative electrode terminal 109 are disposed to face each other is maintained, the positive electrode terminal 108 is disposed closer to the first conductor portion 300 than the fourth conductor portion 303. While the distance between the terminal 108 and the first conductor portion 300 is small, the distance between the negative electrode terminal 109 and the fourth conductor portion 303 is large. Further, when the positive electrode terminal 108 is disposed closer to the fourth conductor portion 303 than the first conductor portion 300, the distance between the positive electrode terminal 108 and the first conductor portion 300 is increased, and the negative electrode terminal 109 and the first conductor portion 300 are increased. The distance from the four conductor portions 303 is reduced.

そこで、本実施形態においては、第1負極端子306は、第1負極端子側面A306Aが第1正極端子304の第1正極端子側面B304Bと対向するとともに第1負極端子側面B306Bが第2正極端子305の第2正極端子側面A305Aと対向するように、第1正極端子304と第2正極端子305に挟まれる。第2正極端子305は、第1正極端子304よりも第2導体部303に近くに配置される。第2負極端子307は、第2負極端子側面A307Aが第2正極端子305の第2正極端子側面B305Bと対向するように配置され、さらに第2負極端子307は、第1正極端子304及び第2正極端子305と第1負極端子306よりも、第2導体部303に最も近くに配置される。   Therefore, in the present embodiment, the first negative electrode terminal 306 is configured such that the first negative electrode terminal side surface A306A faces the first positive electrode terminal side surface B304B of the first positive electrode terminal 304 and the first negative electrode terminal side surface B306B is the second positive electrode terminal 305. Is sandwiched between the first positive terminal 304 and the second positive terminal 305 so as to face the second positive terminal side surface A305A. The second positive terminal 305 is disposed closer to the second conductor portion 303 than the first positive terminal 304. The second negative electrode terminal 307 is disposed so that the second negative electrode terminal side surface A307A faces the second positive electrode terminal side surface B305B of the second positive electrode terminal 305, and the second negative electrode terminal 307 further includes the first positive electrode terminal 304 and the second positive electrode terminal 307. The positive electrode terminal 305 and the first negative electrode terminal 306 are disposed closer to the second conductor portion 303 than the positive electrode terminal 305 and the first negative electrode terminal 306.

これにより、第1負極端子306と第2負極端子307を接続する第1中間導体309と第2導体部303を接続する第2中間導体310の長さが短くなり、インバータ主回路の配線インダクタンスが低減できる。
Accordingly, the length of the first intermediate conductor 309 connecting the first negative electrode terminal 306 and the second negative electrode terminal 307 and the second intermediate conductor 310 connecting the second conductor portion 303 is shortened, and the wiring inductance of the inverter main circuit is reduced. Can be reduced.

図6は、第2の実施例に係るパワー半導体装置の外観斜視図である。   FIG. 6 is an external perspective view of the power semiconductor device according to the second embodiment.

図6は、第1負極端子306及び第2負極端子307に発生するインダクタンス及び抵抗のアンバランスを低減するため、図1の第2中間導体部310を改良した分解斜視図である。   FIG. 6 is an exploded perspective view in which the second intermediate conductor part 310 of FIG. 1 is improved in order to reduce the inductance and resistance imbalance generated in the first negative terminal 306 and the second negative terminal 307.

図1及び図2と同様に第1中間導体部309と、第2中間導体部310とを備え、第1中間導体部309は、第2正極端子305を跨ぐように、第1負極端子306と第2負極端子307とを接続される。第2中間導体部310は、第1中間導体部309と第4導体部303とを接続される。   Similar to FIGS. 1 and 2, the first intermediate conductor portion 309 and the second intermediate conductor portion 310 are provided, and the first intermediate conductor portion 309 includes the first negative electrode terminal 306 and the second negative electrode terminal 305. The second negative terminal 307 is connected. The second intermediate conductor portion 310 connects the first intermediate conductor portion 309 and the fourth conductor portion 303.

第2正極端子305の端子主面318に垂直な方向から見たときに、第2中間導体部310は、当該第2中間導体部310と第1中間導体部309との接続部が第2正極端子305と重なるように、配置される構造である。   When viewed from a direction perpendicular to the terminal main surface 318 of the second positive electrode terminal 305, the second intermediate conductor portion 310 has a connection portion between the second intermediate conductor portion 310 and the first intermediate conductor portion 309 as the second positive electrode. The structure is arranged so as to overlap with the terminal 305.

しかし、第2中間導体部310と第1中間導体部309との接続部位置により、この接続部から第1負極端子306までの電流経路と第2負極端子307までの電流経路の長さが異なり、両電流経路における抵抗の大きさも異なる。これにより、負極端子の発熱が不均一になる。   However, the length of the current path from the connection portion to the first negative electrode terminal 306 and the length of the current path from the second negative electrode terminal 307 differs depending on the position of the connection portion between the second intermediate conductor portion 310 and the first intermediate conductor portion 309. The magnitudes of resistance in both current paths are also different. Thereby, the heat generation of the negative electrode terminal becomes uneven.

第2中間導体部310は、第2正極端子305に積層するように第1中間導体部309と接続され、第4導体部303の交流端子308側かつ第2負極端子307に最も近くなる部位と第2中間導体309との接続部を接続する。   The second intermediate conductor portion 310 is connected to the first intermediate conductor portion 309 so as to be stacked on the second positive electrode terminal 305, and is a portion closest to the second negative electrode terminal 307 side of the fourth conductor portion 303. A connection portion with the second intermediate conductor 309 is connected.

これにより、第2中間導体部310と第1中間導体部309との接続部と第2正極端子305が重なる面積部から第1負極端子306間の電流経路と、第2中間導体部310と第1中間導体部309との接続部と第2正極端子305が重なる面積部から第2負極端子307間の電流経路の長さが等しくなり、両電流経路間の抵抗の大きさが等しくなる。   As a result, the current path from the area where the connection between the second intermediate conductor 310 and the first intermediate conductor 309 and the second positive terminal 305 overlaps the first negative terminal 306, the second intermediate conductor 310 and the second intermediate conductor 310 The length of the current path between the second negative terminal 307 and the area where the second positive terminal 305 overlaps with the connection with the first intermediate conductor 309 is equal, and the resistance between the two current paths is equal.

これにより、第1負極端子306で発生する磁界が大きくなり、正極端子で発生する磁界を打ち消す効果が増大し、従来構造例よりも第2中間導体部310の長さを短くできるため、インダクタンス低減ができる。また、両電流経路の抵抗がバランスし、第1負極端子306と第2負極端子307に生じる発熱もバランスするため、負極端子の発熱を均等にでき、端子全体に生じる発熱も抑えることができる。   As a result, the magnetic field generated at the first negative electrode terminal 306 is increased, the effect of canceling out the magnetic field generated at the positive electrode terminal is increased, and the length of the second intermediate conductor portion 310 can be shortened compared to the conventional structure example, thereby reducing inductance. Can do. In addition, the resistance of both current paths is balanced and the heat generated in the first negative terminal 306 and the second negative terminal 307 is also balanced, so that the heat generated in the negative terminal can be made uniform and the heat generated in the entire terminal can be suppressed.

図7は、強電系端子と制御端子とを分離したパワー半導体装置の上下アームの直列回路を構成する回路部分の分解斜視図であり、図8は図7に示された回路部品が組まれた後の外観斜視図である。   FIG. 7 is an exploded perspective view of a circuit portion constituting a series circuit of upper and lower arms of a power semiconductor device in which a high-voltage system terminal and a control terminal are separated, and FIG. 8 is a circuit component assembled as shown in FIG. FIG.

正極端子は、第1正極端子304及び第2正極端子305に対応し、負極端子は、第1負極端子306及び第2負極端子307に対応する。   The positive terminal corresponds to the first positive terminal 304 and the second positive terminal 305, and the negative terminal corresponds to the first negative terminal 306 and the second negative terminal 307.

接合材311は、第2導体部301と第3導体部302を接続する。正極端子及び負極端子は、弱電系端子である上アーム用信号接続端子317U及び下アーム用信号接続端子317Lとは反対方向に配置された構造である。これにより、正極端子及び負極端子を第1導体部300及び第4導体部303のどちらに近づけても配置ができ、正極端子及び負極端子が第2導体部303に近い位置に配置されると、第1正極端子304が最も第1導体部300に近い位置に配置される。また、上記構造により、第1パワー半導体素子313と第2パワー半導体素子314は、信号接続端子と近い位置に配置される。第1ダイオード315と第2ダイオード316は、正極端子及び負極端子と近い位置に配置される。   The bonding material 311 connects the second conductor portion 301 and the third conductor portion 302. The positive electrode terminal and the negative electrode terminal have a structure arranged in the opposite direction to the upper arm signal connection terminal 317U and the lower arm signal connection terminal 317L, which are weak electrical terminals. Thereby, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal can be arranged close to either the first conductor part 300 or the fourth conductor part 303, and when the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are arranged at a position close to the second conductor part 303, The first positive terminal 304 is disposed at a position closest to the first conductor part 300. In addition, with the above structure, the first power semiconductor element 313 and the second power semiconductor element 314 are arranged at positions close to the signal connection terminals. The first diode 315 and the second diode 316 are disposed at positions close to the positive terminal and the negative terminal.

100…インバータ回路、101…上アーム、102…下アーム、105…コレクタ電極、106…ゲート電極、107…信号用エミッタ電極、108…正極端子、109…負極端子、110…交流端子、111…直流正極端子、112…直流負極端子、113…交流コネクタ、117…制御部、118…制御回路、119…ドライバ回路、120…信号線、121…電流センサ、300…第1導体部、301…第2導体部、302…第3導体部、302A…凹み構造、303…第4導体部、304…第1正極端子、304A…第1正極端子側面A、304B…第1正極端子側面B、305…第2正極端子、305A…第2正極端子側面A、305B…第2正極端子側面B、306…第1負極端子、306A…第1負極端子側面A、306B…第1負極端子側面B、307…第2負極端子、307A…第2負極端子側面A、307B…第2負極端子側面B、308…交流端子、309…第1中間導体部、310…第2中間導体部、311…接合剤、313…第1パワー半導体素子、314…第2パワー半導体素子、315…第1ダイオード、316…第2ダイオード、317U…上アーム用信号接続端子、317L…下アーム用信号接続端子、318…端子主面、320…樹脂封止材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Inverter circuit, 101 ... Upper arm, 102 ... Lower arm, 105 ... Collector electrode, 106 ... Gate electrode, 107 ... Signal emitter electrode, 108 ... Positive electrode terminal, 109 ... Negative electrode terminal, 110 ... AC terminal, 111 ... DC Positive terminal 112, DC negative terminal, 113 AC connector, 117 control unit, 118 control circuit, 119 driver circuit, 120 signal line, 121 current sensor, 300 first conductor, 301 second Conductor part 302 ... third conductor part 302A ... recessed structure 303 ... fourth conductor part 304 ... first positive electrode terminal 304A ... first positive electrode terminal side face A 304B first first positive terminal side face B 305 ... first Two positive terminals, 305A ... second positive terminal side A, 305B ... second positive terminal side B, 306 ... first negative terminal, 306A ... first negative terminal side A, 306B 1st negative electrode terminal side surface B, 307 ... 2nd negative electrode terminal, 307A ... 2nd negative electrode terminal side surface A, 307B ... 2nd negative electrode terminal side surface B, 308 ... AC terminal, 309 ... 1st intermediate conductor part, 310 ... 2nd intermediate | middle Conductor part, 311 ... bonding agent, 313 ... first power semiconductor element, 314 ... second power semiconductor element, 315 ... first diode, 316 ... second diode, 317U ... signal connection terminal for upper arm, 317L ... for lower arm Signal connection terminal, 318 ... terminal main surface, 320 ... resin sealing material

Claims (4)

インバータ回路の上アームを構成する第1パワー半導体素子と、
前記インバータ回路の下アームを構成する第2パワー半導体素子と、
前記第1パワー半導体素子のコレクタ電極と接続される第1導体部と、
前記第2パワー半導体素子のエミッタ電極と接続される第4導体部と、
前記第1導体部と接続される第1正極端子及び第2正極端子と、
前記第導体部と接続される第1負極端子及び第2負極端子と、を備え、
前記第1正極端子及び前記第2正極端子と前記第1負極端子及び前記第2負極端子のそれぞれは、主面と、当該主面より面積が小さい側面をそれぞれ有し、
前記第1負極端子は、一方の側面が前記第1正極端子の側面と対向するとともに他方の側面が前記第2正極端子の一方の側面と対向するように、当該第1正極端子と当該第2正極端子に挟まれ、
前記第2正極端子は、前記第1正極端子よりも前記第導体部に近くに配置され、
前記第2負極端子は、一方の側面が前記第2正極端子の他方の側面と対向するように配置され、
さらに前記第2負極端子は、前記第1正極端子及び前記第2正極端子と前記第1負極端子よりも、前記第導体部に最も近くに配置されるパワー半導体装置。
A first power semiconductor element constituting the upper arm of the inverter circuit;
A second power semiconductor element constituting a lower arm of the inverter circuit;
A first conductor portion connected to a collector electrode of the first power semiconductor element;
A fourth conductor portion connected to the emitter electrode of the second power semiconductor element;
A first positive terminal and a second positive terminal connected to the first conductor,
A first negative terminal and a second negative terminal connected to the fourth conductor,
Each of the first positive terminal, the second positive terminal, the first negative terminal, and the second negative terminal has a main surface and a side surface that is smaller in area than the main surface,
The first negative electrode terminal and the second negative electrode terminal are arranged such that one side surface faces the side surface of the first positive electrode terminal and the other side surface faces one side surface of the second positive electrode terminal. Sandwiched between positive terminals,
The second positive terminal is disposed closer to the fourth conductor part than the first positive terminal,
The second negative electrode terminal is disposed such that one side surface faces the other side surface of the second positive electrode terminal,
Furthermore, the second negative electrode terminal is disposed closer to the fourth conductor portion than the first positive electrode terminal, the second positive electrode terminal, and the first negative electrode terminal.
請求項1に記載したパワー半導体装置において、
第1中間導体部と、
第2中間導体部と、を備え、
前記第1中間導体部は、前記第2正極端子を跨ぐように、前記第1負極端子と前記第2負極端子とを接続し、
前記第2中間導体部は、前記第1中間導体部と前記第4導体部とを接続し、
前記第2正極端子の主面に垂直な方向から見たときに、前記第2中間導体部は、当該第2中間導体部と前記第1中間導体部との接続部が前記第2正極端子と重なるように、配置されるパワー半導体装置。
The power semiconductor device according to claim 1,
A first intermediate conductor portion;
A second intermediate conductor portion,
The first intermediate conductor portion connects the first negative terminal and the second negative terminal so as to straddle the second positive terminal,
The second intermediate conductor portion connects the first intermediate conductor portion and the fourth conductor portion,
When viewed from a direction perpendicular to the main surface of the second positive electrode terminal, the second intermediate conductor portion has a connection portion between the second intermediate conductor portion and the first intermediate conductor portion and the second positive electrode terminal. Power semiconductor devices arranged so as to overlap.
インバータ回路の上アームを構成する第1パワー半導体素子と、
前記インバータ回路の下アームを構成する第2パワー半導体素子と、
前記第1パワー半導体素子のコレクタ電極と接続される第1導体部と、
前記第2パワー半導体素子のエミッタ電極と接続される第4導体部と、
前記第1導体部と接続される第1正極端子及び第2正極端子と、
前記第4導体部と接続される第1負極端子及び第2負極端子と、を備え、
前記第1正極端子及び前記第2正極端子と前記第1負極端子及び前記第2負極端子は、主面と、当該主面より面積が小さい側面をそれぞれ有し、
前記第1負極端子は、一方の側面が前記第1正極端子の側面と対向するとともに他方の側面が前記第2正極端子の一方の側面と対向するように、当該第1正極端子と当該第2正極端子に挟まれ、
前記第2正極端子は、前記第1正極端子よりも前記第4導体部に近くに配置され、
前記第2負極端子は、一方の側面が前記第2正極端子の他方の側面と対向するように配置され、
さらに前記第1正極端子は、前記第2正極端子及び前記第1負極端子と前記第2負極端子よりも、前記第1導体部に最も近くに配置されるパワー半導体装置。
A first power semiconductor element constituting the upper arm of the inverter circuit;
A second power semiconductor element constituting a lower arm of the inverter circuit;
A first conductor portion connected to a collector electrode of the first power semiconductor element;
A fourth conductor portion connected to the emitter electrode of the second power semiconductor element;
A first positive terminal and a second positive terminal connected to the first conductor,
A first negative terminal and a second negative terminal connected to the fourth conductor,
The first positive electrode terminal, the second positive electrode terminal, the first negative electrode terminal, and the second negative electrode terminal each have a main surface and a side surface having a smaller area than the main surface,
The first negative electrode terminal and the second negative electrode terminal are arranged such that one side surface faces the side surface of the first positive electrode terminal and the other side surface faces one side surface of the second positive electrode terminal. Sandwiched between positive terminals,
The second positive terminal is disposed closer to the fourth conductor part than the first positive terminal,
The second negative electrode terminal is disposed such that one side surface faces the other side surface of the second positive electrode terminal,
Furthermore, the first positive electrode terminal is a power semiconductor device arranged closer to the first conductor portion than the second positive electrode terminal, the first negative electrode terminal, and the second negative electrode terminal.
求項3に記載したパワー半導体装置において、
上アーム用信号接続端子と、
下アーム用信号接続端子と、を備え、
前記上アーム用信号接続端子及び前記下アーム用信号接続端子は、 前記第1正極端子、前記第2正極端子、前記第1負極端子及び前記第2負極端子とは反対方向に配置されるパワー半導体装置。
In the power semiconductor device according to Motomeko 3,
An upper arm signal connection terminal;
A lower arm signal connection terminal,
The power connection terminal for the upper arm and the signal connection terminal for the lower arm are arranged in a direction opposite to the first positive terminal, the second positive terminal, the first negative terminal, and the second negative terminal. apparatus.
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