JPH09270491A - パワートランジスタモジュール - Google Patents

パワートランジスタモジュール

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JPH09270491A
JPH09270491A JP7862096A JP7862096A JPH09270491A JP H09270491 A JPH09270491 A JP H09270491A JP 7862096 A JP7862096 A JP 7862096A JP 7862096 A JP7862096 A JP 7862096A JP H09270491 A JPH09270491 A JP H09270491A
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JP
Japan
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terminal
package
emitter
power transistor
collector
Prior art date
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Pending
Application number
JP7862096A
Other languages
English (en)
Inventor
Masateru Igarashi
征輝 五十嵐
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPH09270491A publication Critical patent/JPH09270491A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】複数のパワートランジスタを並列接続して使用
する場合に、各個のトランジスタ,ないしモジュール相
互間で電流分担を均等化させる。 【解決手段】各個のモジュール#1〜#3でパッケージ
1内に1個組のIGBT(パワートランジスタ)2を組
み込み、主回路の外部導出端子としてコレクタ端子4,
エミッタ端子5をパッケージ上面に引出したパワートラ
ンジスタモジュールにおいて、前記コレクタ端子の端子
導体4aとエミッタ端子の端子導体5aをパッケージの
側壁に接近させてその左右両サイドに振り分け、かつ通
電電流の方向が互いに逆向きになるように敷設し、並列
接続した各IGBT,ないしモジュール相互間で端子導
体同士を巧みに磁気誘導結合させ、その誘導起電力の作
用により電流I1 〜I4 を全て同じ値にして電流分担の
バランスが図れるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力変換装置など
への対応を狙いに、複数組のパワートランジスタを並列
に接続して電流容量の増大を図るようにしたパワートラ
ンジスタモジュールに関し、特にそのモジュールの組立
構造に係る。
【0002】
【従来の技術】近年になって静止電力変換装置のトラン
ジスタ化が進み、その電流容量の増大に対応させるため
に複数のパワートランジスタを並列接続したパワートラ
ンジスタモジュールが多く使用されている。図4(a)
〜(c)は1個組のパワートランジスタモジュールを3
個並べてその相互間を配線バーで並列接続した従来の構
成図である。図において、1は各個モジュール#1〜#
3のパッケージ、2はパッケージ1に組み込んだIGB
T(パワートランジスタ)、3はIGBT2に並列接続
したフライホイールダイオード、4,5はIGBT2に
接続してパッケージ1の上面に引き出した外部導出端子
としてのコレクタ端子,エミッタ端子、4a,5aはパ
ッケージ1の内方に引回してIGBT2との間に配線し
たコレクタ端子4,エミッタ端子5の端子導体である。
ここで、コレクタ端子4,エミッタ端子5はパッケージ
上面の中央に並び、各端子4,5に連なる端子導体4
a,5aの先端脚部がIGBT2を搭載した基板上の導
体パターンに半田付けされている。そして3台のパワー
トランジスタモジュールは、パッケージ1の向きを揃え
て互いに近接するように並置し、コレクタ端子4,エミ
ッタ端子5の相互間を配線バー6で並列に接続して使用
する。なお、図3(a),(b)では主回路端子のみ示
し、ベース,エミッタの補助端子は省略して描かれてな
い。また、パワートランジスタとしては、図示のIGB
Tの代わりにバイポーラトランジスタ,MOSFETを
採用する場合もある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
に複数個のパワートランジスタモジュールを並列に接続
する場合には、各パワートランジスタ(IGBT)の電
流分担が均一になるよう動作特性を揃えておく必要があ
る。そのために従来では、あらかじめ個々の製品を特性
(オン電圧、スイッチング特性など)別にランク分けし
ておき、モジュールの並列接続に当たっては同一ランク
のもの同士を選別して使用するようにしているが、この
方法は製品のランク分け,ラベリング等の工数が余分に
掛かることからコストが増加するといった問題がある。
また、一つのパッケージ内に複数個のパワートランジス
タを組み込んで複数個組のモジュールを構成する場合に
も、個々のトランジスタのランクを合わせる必要があ
り、そのために個々の素子特性にばらつきが多いと製品
の歩留りが低下する。
【0004】また、複数のパワートランジスタを並列接
続する場合に、電流分担の均一を阻害する要因として配
線インダクタンスのばらつきがある。すなわち、図4
(c)の等価回路に表した配線インダクタンスLにばら
つきがあると、素子のスイッチング動作時に過渡的に電
流不平衡を引き起こす。特にエミッタ側の配線インダク
タンスは、トランジスタのベース電流の分担にまで影響
を及ぼし、トランジスタのターンオン動作にずれが生じ
て高周波スイッチング動作時のターンオン損失が大きく
なる。
【0005】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、その目的は前記課題を解決し、複数のパワート
ランジスタを並列接続して使用する場合に、各個のトラ
ンジスタ,ないしモジュール相互間で配線インダクタン
スを巧みに磁気誘導結合させ、スイッチング動作時にお
ける電流分担のバランスが図れるようにしたパワートラ
ンジスタモジュールを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、次記のように構成するものとす
る。 1)パッケージ内に1個組のパワートランジスタを組み
込み、主回路の外部導出端子としてコレクタ端子,エミ
ッタ端子をパッケージ上面に引出したパワートランジス
タモジュールにおいて、前記コレクタ端子の端子導体と
エミッタ端子の端子導体をパッケージの側壁に接近させ
てその左右両サイドに振り分け、かつ通電電流の方向が
互いに逆向きになるように敷設する。
【0007】2)パッケージ内に直列接続した2個組の
パワートランジスタを組み込み、主回路の外部導出端子
として第1トランジスタのコレクタ端子,第2トランジ
スタのエミッタ端子,および第1トランジスタのエミッ
タと第2トランジスタのコレクタ間にまたがって接続し
た出力端子をパッケージ上面に引出したパワートランジ
スタモジュールにおいて、前記コレクタ端子,エミッタ
端子の各端子導体と出力端子の端子導体をパッケージの
側壁に接近させてその左右両サイドに振り分け、かつ互
いに対向し合う各端子導体の相互間で通電電流が逆向き
になるよう敷設する。
【0008】3)パッケージ内に複数個組のパワートラ
ンジスタを組み込み、かつ各トランジスタのコレクタ,
エミッタ同士を並列接続した上でその外部導出端子をパ
ッケージ上面に引出したパワートランジスタモジュール
において、各トランジスタの相互間で外部導出端子に連
なるコレクタ側の端子導体とエミッタ側の端子導体とを
平行に近接し、かつ通電電流方向が互いに逆向きとなる
ように敷設する。
【0009】上記のように、互いに並列接続して使用す
る各個のパワートランジスタに接続した端子導体を前記
構成のように配線することにより、互いに近接して平行
に並ぶ端子導体には逆向きの電流が流れるので、その磁
気誘導結合により端子導体に発生した誘導起電力の働き
で各端子導体の通電電流が同じ値になる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。なお、各実施例において、図4に対応
する同一部材には同じ符号が付してある。 〔実施例1〕図1(a)〜(c)は1個組パワートラン
ジスタモジュール#1〜#3を3台並置して組合せ、各
モジュールの相互間を並列に接続して使用する本発明の
請求項1に対応する実施例を示すものである。
【0011】この実施例においては、各個のパワートラ
ンジスタモジュールについて、コレクタ端子4の端子導
体4aとエミッタ端子5の端子導体5aをパッケージの
側壁に接近させてその左右両サイドに振り分け、かつ端
子導体4aと5aの通電電流の方向が互いに逆向きにな
るように敷設されている。かかる構成のパワートランジ
スタモジュール#1〜#3を並列接続して電流容量の増
大化を図るために、各個のパッケージ1を図示のように
向きを揃えて左右に並置することにより、モジュール#
1のコレクタ端子導体4aとモジュール#2のエミッタ
端子導体5a、およびモジュール#2のコレクタ端子導
体4aとモジュール#3のエミッタ端子導体5aがパッ
ケージ1の側壁を隔てて互いに平行,かつ接近して並ぶ
ようになる。この状態で、外部の配線バー6より各個モ
ジュールのコレクタ端子4,エミッタ端子5を通じてI
GBT2に通電してスイッチング動作させると、図1
(c)の等価回路に点線で表すように、隣り合うモジュ
ールの相互間でコレクタ端子導体4aとエミッタ端子導
体5aの電流磁界により、両端子導体が誘導結合され
る。なお、磁気誘導結合をMCで示す。
【0012】ここで、前記の磁気誘導結合MCでは、対
向し合う端子導体に流れる逆方向の電流による磁界を互
いに相殺し合うように結合されているので、各端子導体
に流れる電流をそれぞれI1,I2,I3,I4 とすると、前
記の磁気誘導結合により生じた誘導起電力の作用で電流
I1 とI2,I3 とI4 が同じ値となる。しかも、電流I
2 とI3 は同じモジュール#2のIGBT2に流れる電
流であるから、この結果として全ての電流I1 〜I4 は
同一値となり、各モジュール#1〜#3の電流分担がバ
ランスする。
【0013】〔実施例2〕図2(a)〜(c)はパッケ
ージ内に直列接続した2個組のパワートランジスタを組
み込んだモジュールを3個並列に接続し、インバータ装
置のハーフブリッジを構成する場合に使用するようにし
た本発明の請求項2に対応する実施例を示すものであ
り、各個のモジュール#1〜#3ごとに、パッケージ1
の上面には主回路の外部導出端子として、第1のIGB
T(上アーム側)2-1のコレクタ端子4-1,第2のIG
BT(下アーム側)のIGBT2-2のエミッタ端子4-
2,およびIGBT2-1のエミッタとIGBT2-2のコ
レクタの間にまたがって引出した出力端子7が配置され
ている。そして、前記のコレクタ端子4-1の端子導体4
aとエミッタ端子の各4-2の端子導体5aとが一直線に
並んでパッケージ1の左サイドの側壁に沿って近接配置
され、出力端子7の端子導体7aがパッケージ1の右サ
イドの側壁に沿って近接配置されている。なお、端子導
体7aはその先端脚部が二股状に分岐しており、一方の
脚部7a-1が前記の端子導体4aと向かい合うように配
置してIGBT2-1 のエミッタに接続され、他方の脚部
7a-2が端子導体5aと向かい合うように配置してIG
BT2-2のコレクタに接続されている。そして、左右に
並んで対向し合う前記の各端子導体の相互間で、端子導
体4aと端子導体7aの脚部7a-1,端子導体5aと端
子導体7aの脚部7a-2を流れる電流が逆向きになるよ
うに引回して配線されている。
【0014】かかる構成で、図2(c)の等価回路に表
示した各端子導体に流れる電流をそれぞれI5 〜I12と
すると、左右に並ぶ各個のモジュール#1〜#3の間で
端子導体4a,5a,7a-1, 7a-2の相互間が磁気誘
導結合され、先記実施例1で述べたと同様な誘導起電力
の作用により、電流I5 =I6 =I7 =I8 ,I9 =I
10=I11=I12となって、各モジュール間での電流分担
がバランスする。
【0015】〔実施例3〕図3(a),(b)はパッケー
ジ内に3組のパワートランジスタを組み込み、かつ各ト
ランジスタのコレクタ,エミッタ同士を並列接続した上
でその外部導出端子をパッケージ上面に引出した本発明
の請求項3に対応する実施例を示すものである。
【0016】この実施例においては、パッケージ1に組
み込ん3個のIGBT2-1, 2-2,2-3とパッケージ上
面に配した外部導出端子としてのコレクタ端子4,エミ
ッタ端子5との間がコレクタ端子導体4a-1, 4a-2,
4a-3,およびエミッタ端子導体5a-1, 5a-2, 5a
-3を介して並列に接続されており、ここで、端子導体5
a-1と4a-2,5a-2と4a-3とが近接して平行に並
び、かつ通電電流I1 とI2,I3 とI4 の向きが逆向き
となるように敷設されている。
【0017】かかる構成により、端子導体5a-1と4a
-2,5a-2と4a-3との間が、実施例1で述べたと同様
に電磁誘導結合され、その誘導起電力の作用により、図
示等価回路に示した各IGBT2-1, 2-2, 2-3の相互
間で通電電流I1 〜I4 が同じ値になり、モジュール内
に組み込んで並列接続した複数個のIGBTの電流分担
がバランスするようになる。
【0018】なお、図示の各実施例ではパワートランジ
スタとしてIGBTを採用した例を示したが、IGBT
に限定されるものではなく、パイポーラトランジスタ,
MOSFETに置き換えて実施できることは勿論であ
る。そして、MOSFETを採用する場合には、IGB
Tモジュールのコレクタ端子,エミッタ端子をそれぞれ
MOSFETモジュールのソース端子,ドレイン端子に
置き換えて実施すればよい。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成によれ
ば、電流容量の増大化を狙いに複数のパワートランジス
タ,ないしパワートランジスタモジュールを並列に接続
して使用する場合に、端子導体相互間の電磁誘導結合を
巧みに活用することで、各トランジスタの電流分担を均
等化することができる。これにより、個々の素子につい
て従来実施していた特性別のランク分け,選別,ラベリ
ングなどの作業が不要となり、これにより製品の歩留り
向上,コスト低減化にも大きく寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に対応するパワートランジス
タモジュールの構成図であり、(a)は主回路端子の配
置を模式的に表したモジュールの平面図、(b)は
(a)の側面図、(c)は等価回路図
【図2】本発明の実施例2に対応するパワートランジス
タモジュールの構成図であり、(a)は主回路端子の配
置を模式的に表したモジュールの平面図、(b)は
(a)の側面図、(c)は等価回路図
【図3】本発明の実施例3に対応するパワートランジス
タモジュールの構成図であり、(a)は主回路端子の配
置を模式的に表したモジュールの平面図、(b)は等価
回路図
【図4】従来例のパワートランジスタモジュールの構成
図であり、(a)は主回路端子の配置を模式的に表した
モジュールの平面図、(b)は(a)の側面図、(c)
は等価回路図
【符号の説明】
1 パッケージ 2,2-1, 2-2, 2-3 IGBT(パワートランジス
タ) 4 コレクタ端子 4a,4a-1, 4a-2, 4a-3 端子導体 5 エミッタ端子 5a,5a-1, 5a-2, 5a-3 端子導体 6 配線バー 7 出力端子 7a,7a-1, 7a-2 端子導体 #1〜#3 モジュール

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パッケージ内に1個組のパワートランジス
    タを組み込み、主回路の外部導出端子としてコレクタ端
    子,エミッタ端子をパッケージ上面に引出したパワート
    ランジスタモジュールにおいて、前記コレクタ端子の端
    子導体とエミッタ端子の端子導体をパッケージの側壁に
    接近させてその左右両サイドに振り分け、かつ通電電流
    の方向が互いに逆向きになるように敷設したことを特徴
    とするパワートランジスタモジュール。
  2. 【請求項2】パッケージ内に直列接続した2個組のパワ
    ートランジスタを組み込み、主回路の外部導出端子とし
    て第1トランジスタのコレクタ端子,第2トランジスタ
    のエミッタ端子,および第1トランジスタのエミッタと
    第2トランジスタのコレクタ間にまたがって接続した出
    力端子をパッケージ上面に引出したパワートランジスタ
    モジュールにおいて、前記コレクタ端子,エミッタ端子
    の各端子導体と出力端子の端子導体をパッケージの側壁
    に接近させてその左右両サイドに振り分け、かつ互いに
    対向し合う各端子導体の相互間で通電電流が逆向きにな
    るよう敷設したことを特徴とするパワートランジスタモ
    ジュール。
  3. 【請求項3】パッケージ内に複数個組のパワートランジ
    スタを組み込み、かつ各トランジスタのコレクタ,エミ
    ッタ同士を並列接続した上でその外部導出端子をパッケ
    ージ上面に引出したパワートランジスタモジュールにお
    いて、各トランジスタの相互間で外部導出端子に連なる
    コレクタ側の端子導体とエミッタ側の端子導体とを平行
    に近接し、かつ通電電流方向が互いに逆向きとなるよう
    に敷設したことを特徴とするパワートランジスタモジュ
    ール。
JP7862096A 1996-04-01 1996-04-01 パワートランジスタモジュール Pending JPH09270491A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003068977A (ja) * 2001-08-24 2003-03-07 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
US11270984B2 (en) 2017-07-27 2022-03-08 Denso Corporation Semiconductor module

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