JP6836201B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
第1スイッチング素子(110)がそれぞれ形成された複数の第1半導体チップ(41)と、第1半導体チップに接続され、電気的な接続機能を提供する複数の第1主端子(71m)と、を有し、第1スイッチング素子が互いに並列接続されて上アームを構成し、第1主端子として、第1スイッチング素子の高電位側の電極に接続された第1高電位端子(C1)と、第1スイッチング素子の低電位側の電極に接続された第1低電位端子(E1)を含む第1半導体装置(21)と、
第2スイッチング素子(120)がそれぞれ形成された複数の第2半導体チップ(42)と、第2半導体チップに接続され、電気的な接続機能を提供する複数の第2主端子(72m)と、を有し、第2スイッチング素子が互いに並列接続されて下アームを構成し、第2主端子として、第2スイッチング素子の高電位側の電極に接続された第2高電位端子(E2)と、第2スイッチング素子の低電位側の電極に接続された第2低電位端子(C2)を含む第2半導体装置(22)と、
第1低電位端子と第2高電位端子とを架橋し、第1低電位端子及び第2高電位端子とともに、上アームと下アームとの連結部である上下連結部(91)を形成する架橋部材(80)と、
を備え、
第1半導体装置において、
第1主端子が、第1高電位端子及び第1低電位端子の少なくとも一方を複数本含み、
複数の第1半導体チップが、少なくとも2つの第1半導体チップの並び方向である第1方向と直交する第1軸(A1)に対して線対称配置され、
第1軸を対称軸として第1高電位端子及び第1低電位端子がそれぞれ線対称配置され、
第2半導体装置において、
第2主端子が、第2高電位端子及び第2低電位端子の少なくとも一方を複数本含み、
複数の第2半導体チップが、少なくとも2つの第2半導体チップの並び方向である第2方向に直交する第2軸(A2)に対して線対称配置され、
第2高電位端子に対する第2低電位端子の配置が、第1高電位端子に対する第1低電位端子の配置と異なるように、第2軸を対称軸として第2高電位端子及び第2低電位端子がそれぞれ線対称配置されている。
図1に示す電力変換装置5は、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される。電力変換装置5は、車両に搭載された直流電源1から供給される直流電力を、三相交流に変換して、三相交流方式のモータ2に出力するように構成されている。モータ2は、車両の走行駆動源として機能する。電力変換装置5は、モータ2により発電された電力を、直流に変換して直流電源1に充電することもできる。このように、電力変換装置5は、双方向の電力変換が可能に構成されている。
上下アーム回路10は、図2及び図3に示す半導体装置20を用いて構成されている。半導体装置20は、上アーム回路11を構成する第1半導体装置21と、下アーム回路12を構成する第2半導体装置22を有している。第1半導体装置21及び第2半導体装置22は、後述するように積層配置されるが、図2〜図4では、便宜上、横並びで示している。
以下において、Y方向の位置関係として、たとえば信号端子71sに対するコレクタ端子C1及びエミッタ端子E1の位置を上方と示し、コレクタ端子C1及びエミッタ端子E1に対する信号端子71sの位置を下方と示す。図9及び図10では、便宜上、第1半導体装置21及び冷却器19を簡素化して図示している。また、封止樹脂体31,32に封止された内部構造を省略している。
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した電力変換装置5、半導体装置20、及び半導体モジュール90と共通する部分についての説明は省略する。
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した電力変換装置5、半導体装置20、及び半導体モジュール90と共通する部分についての説明は省略する。
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した電力変換装置5、半導体装置20、及び半導体モジュール90と共通する部分についての説明は省略する。
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した電力変換装置5、半導体装置20、及び半導体モジュール90と共通する部分についての説明は省略する。
Claims (16)
- 上アーム(11)と下アーム(12)が直列接続されてなる上下アーム(10)を含む電力変換装置であって、
第1スイッチング素子(110)がそれぞれ形成された複数の第1半導体チップ(41)と、前記第1半導体チップに接続され、電気的な接続機能を提供する複数の第1主端子(71m)と、を有し、前記第1スイッチング素子が互いに並列接続されて前記上アームを構成し、前記第1主端子として、前記第1スイッチング素子の高電位側の電極に接続された第1高電位端子(C1)と、前記第1スイッチング素子の低電位側の電極に接続された第1低電位端子(E1)を含む第1半導体装置(21)と、
第2スイッチング素子(120)がそれぞれ形成された複数の第2半導体チップ(42)と、前記第2半導体チップに接続され、電気的な接続機能を提供する複数の第2主端子(72m)と、を有し、前記第2スイッチング素子が互いに並列接続されて前記下アームを構成し、前記第2主端子として、前記第2スイッチング素子の高電位側の電極に接続された第2高電位端子(E2)と、前記第2スイッチング素子の低電位側の電極に接続された第2低電位端子(C2)を含む第2半導体装置(22)と、
前記第1低電位端子と前記第2高電位端子とを架橋し、前記第1低電位端子及び前記第2高電位端子とともに、前記上アームと前記下アームとの連結部である上下連結部(91)を形成する架橋部材(80)と、
を備え、
前記第1半導体装置において、
前記第1主端子が、前記第1高電位端子及び前記第1低電位端子の少なくとも一方を複数本含み、
前記複数の第1半導体チップが、少なくとも2つの前記第1半導体チップの並び方向である第1方向と直交する第1軸(A1)に対して線対称配置され、
前記第1軸を対称軸として前記第1高電位端子及び前記第1低電位端子がそれぞれ線対称配置され、
前記第2半導体装置において、
前記第2主端子が、前記第2高電位端子及び前記第2低電位端子の少なくとも一方を複数本含み、
前記複数の第2半導体チップが、少なくとも2つの前記第2半導体チップの並び方向である第2方向に直交する第2軸(A2)に対して線対称配置され、
前記第2高電位端子に対する前記第2低電位端子の配置が、前記第1高電位端子に対する前記第1低電位端子の配置と異なるように、前記第2軸を対称軸として前記第2高電位端子及び前記第2低電位端子がそれぞれ線対称配置されている電力変換装置。 - 前記第1高電位端子と前記第2低電位端子とを同じ本数有するとともに、前記第1低電位端子と前記第2高電位端子とを同じ本数有する請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記第1低電位端子及び前記第2高電位端子をそれぞれ複数本有するとともに、前記架橋部材を複数有して、前記上下連結部が複数形成されている請求項1又は請求項2に記載の電力変換装置。
- 負荷へ接続するための配線部(17)をさらに備え、
前記配線部は、前記複数の上下連結部の一部のみから引き出されている請求項3に記載の電力変換装置。 - 前記配線部は、前記架橋部材の板厚方向の両表面ではなく、前記両表面を繋ぐ端面(84)から引き出されている請求項4に記載の電力変換装置。
- 前記配線部は、前記架橋部材において、前記第2高電位端子側の位置から引き出されている請求項5に記載の電力変換装置。
- 前記複数の上下連結部において、同じ構造の前記架橋部材を用いている請求項3〜6いずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記第1半導体装置は、前記複数の第1半導体チップを封止する第1封止樹脂体(31)をさらに備え、
前記第2半導体装置は、前記複数の第2半導体チップを封止する第2封止樹脂体(32)をさらに備え、
前記複数の第1主端子は、前記第1封止樹脂体の内部から外部に突出し、
前記複数の第2主端子は、前記第2封止樹脂体の内部から外部に突出し、
前記架橋部材は、前記第1低電位端子の突出部分と前記第2高電位端子の突出部分とを接続し、
前記複数の第1主端子が、前記第1封止樹脂体の同じ面(31a)から突出するとともに、前記第1方向に沿って配列され、
前記複数の第2主端子が、前記第2封止樹脂体の同じ面(32a)から突出するとともに前記第2方向に沿って配列されている請求項1〜7いずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第1主端子を3本有するとともに、2本の前記第1低電位端子の間に前記第1高電位端子が配置され、
前記第2主端子を3本有するとともに、2本の前記第2高電位端子の間に前記第2低電位端子が配置されている請求項8に記載の電力変換装置。 - 前記架橋部材により接続される前記第1半導体装置及び前記第2半導体装置同士が隣り合うように、半導体装置(20)としての前記第1半導体装置及び前記第2半導体装置が積層配置され、
積層方向において、前記第1高電位端子と前記第2低電位端子、及び、前記第1低電位端子と前記第2高電位端子の少なくとも一方が、少なくとも一部分において対向している請求項1〜9いずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記第1半導体装置及び前記第2半導体装置をそれぞれ複数備え、
前記第1半導体装置と前記第2半導体装置が交互に配置されている請求項10に記載の電力変換装置。 - 電源電圧を平滑化する平滑コンデンサ(14)と、
前記平滑コンデンサの正極と前記第1高電位端子とを接続する正極バスバー(15)と、
前記平滑コンデンサの負極と前記第2低電位端子とを接続する負極バスバー(16)と、をさらに備え、
前記正極バスバー及び前記負極バスバーの少なくとも一方は、前記積層方向に並んで設けられた複数の貫通孔(153,163)を有し、
前記第1高電位端子及び前記第2低電位端子が、前記貫通孔に個別に配置されている請求項11に記載の電力変換装置。 - 前記第1半導体装置及び前記第2半導体装置をそれぞれ複数備え、
前記積層方向において、2つの前記第1半導体装置が連続する部分、及び、2つの前記第2半導体装置が連続する部分の少なくとも一方を有する請求項10に記載の電力変換装置。 - 前記上下連結部を形成する連結端子である前記第1低電位端子及び前記第2高電位端子は、前記積層方向と直交する方向に延設されており、
前記架橋部材は、対応する前記連結端子との接続部として、前記第1低電位端子の延設方向に沿って延び、前記第1低電位端子に面接続された第1接続部(81)と、前記第2高電位端子の延設方向に沿って延び、前記第2高電位端子に面接続された第2接続部(82)を有するとともに、第1接続部と第2接続部とを繋ぐ繋ぎ部(83)を有する請求項10〜13いずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記積層方向において、隣り合う前記半導体装置の間に配置された冷却器(19)をさらに備え、
前記繋ぎ部は、前記第1接続部における前記冷却器側の下端及び前記第2接続部における前記冷却器側の下端の少なくとも一方に連なって、前記冷却器に対向している請求項14に記載の電力変換装置。 - 前記架橋部材において、前記接続部のひとつは、対応する前記連結端子の内面(71a)に接続され、前記接続部の残りのひとつは、対応する前記連結端子の外面(72b)に接続され、
前記架橋部材は、前記繋ぎ部に連なり、前記接続部が前記外面に接続された前記連結端子の内面(72a)に対向する対向部(85)と、前記外面に接続された前記接続部と前記対向部とを繋ぐ屈曲部(86)を有する請求項14又は請求項15に記載の電力変換装置。
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