WO2019181261A1 - Power semiconductor device - Google Patents

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円丈 露野
英一 井出
高志 平尾
明博 難波
利昭 石井
裕之 宝藏寺
晃 松下
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

Abstract

The present invention addresses the problem of improving production yield of power semiconductor devices. This power semiconductor device comprises: a first conductor part, which is a conductor; a second conductor part, which is a conductor different from the first conductor part; a first semiconductor element mounted on the first semiconductor part and constituting an upper arm of an inverter circuit; a second semiconductor element mounted on the first conductor part and constituting a lower arm of the inverter circuit; and an AC terminal conductor for transmitting AC current to the upper arm and the lower arm. A portion of the AC terminal conductor is disposed in a space between the first conductor part and the second conductor part and serves as a current transmission path between said first conductor part and said second conductor part.

Description

パワー半導体装置Power semiconductor device
 本発明は、パワー半導体装置に関する。 The present invention relates to a power semiconductor device.
 パワー半導体素子のスイッチングによる電力変換装置は、変換効率が高いため、民生用、車載用、鉄道用、変電設備等に幅広く利用されている。このパワー半導体素子は通電により発熱するため、高い放熱性が求められる。特に車載用途においては、小型、軽量化のため水冷を用いた高効率な冷却システムが採用されている。特許文献1には、インバータ回路の上下アームを構成する複数の半導体素子と、前記半導体素子のそれぞれの電極面と対向して配置される複数の導体板と、前記半導体素子および前記導体板を収納するモジュールケースとを備え、前記モジュールケースは、前記導体板の面と対向する板状の金属製放熱部材と、当該放熱部材によって塞がれる開口部を有する金属製の枠体とを有し、前記放熱部材の中央には複数の放熱フィンが立設された放熱フィン部が設けられ、前記放熱部材の外周縁には前記枠体との接合部が設けられ、前記放熱部材は前記枠体に比べて高い熱伝導性を有し、前記枠体は前記放熱部材に比べて高い剛性を有していることを特徴とするパワーモジュールが開示されている。 Power converters based on power semiconductor element switching have high conversion efficiency, and are therefore widely used in consumer, in-vehicle, railway, and substation facilities. Since this power semiconductor element generates heat when energized, high heat dissipation is required. Particularly in in-vehicle applications, a high-efficiency cooling system using water cooling is adopted to reduce the size and weight. Patent Document 1 houses a plurality of semiconductor elements that constitute upper and lower arms of an inverter circuit, a plurality of conductor plates that are arranged to face respective electrode surfaces of the semiconductor elements, and the semiconductor elements and the conductor plates. A module case, and the module case has a plate-shaped metal heat radiating member facing the surface of the conductor plate, and a metal frame having an opening closed by the heat radiating member, A heat dissipating fin portion in which a plurality of heat dissipating fins are erected is provided at the center of the heat dissipating member, a joint portion with the frame body is provided on the outer peripheral edge of the heat dissipating member, and the heat dissipating member There is disclosed a power module characterized in that it has higher thermal conductivity and the frame body has higher rigidity than the heat radiating member.
特開2012-257369号公報JP 2012-257369 A
 特許文献1に記載されている発明では、小型化の余地がある。 The invention described in Patent Document 1 has room for downsizing.
 本発明の第1の態様によるパワー半導体装置は、導体である第1導体部と、前記第1導体部とは異なる導体である第2導体部と、前記第1導体部に実装されかつインバータ回路の上アームを構成する第1半導体素子と、前記第1導体部に実装されかつ前記インバータ回路の下アームを構成する第2半導体素子と、前記上アームおよび前記下アームに交流電流を伝達する交流端子導体と、を備え、前記交流端子導体の一部は、前記第1導体部と前記第2導体部の間の空間に配置されかつ当該第1導体部と当該第2導体部との間の電流伝達路となる。 A power semiconductor device according to a first aspect of the present invention includes a first conductor portion that is a conductor, a second conductor portion that is a conductor different from the first conductor portion, and an inverter circuit that is mounted on the first conductor portion. A first semiconductor element that constitutes the upper arm, a second semiconductor element that is mounted on the first conductor and constitutes the lower arm of the inverter circuit, and an alternating current that transmits an alternating current to the upper arm and the lower arm A portion of the AC terminal conductor is disposed in a space between the first conductor portion and the second conductor portion, and between the first conductor portion and the second conductor portion. It becomes a current transmission path.
 本発明によれば、パワー半導体装置を小型化できる。 According to the present invention, the power semiconductor device can be reduced in size.
パワー半導体装置300の斜視図Perspective view of power semiconductor device 300 パワー半導体装置300の断面図Cross section of power semiconductor device 300 下基板46の全体斜視図Overall perspective view of lower substrate 46 上基板47の全体斜視図Overall perspective view of upper substrate 47 交流端子導体8の第1導体部21および第2導体部22との接合部を示す図The figure which shows the junction part with the 1st conductor part 21 and the 2nd conductor part 22 of the alternating current terminal conductor 8 図6(a)~図6(e)はパワー半導体装置300の製造工程の断面図6A to 6E are cross-sectional views of the manufacturing process of the power semiconductor device 300. FIG. 図6(b)工程に対応する製造工程におけるパワー半導体装置300の全体斜視図FIG. 6B is an overall perspective view of the power semiconductor device 300 in the manufacturing process corresponding to the process. 図6(c)工程に対応する製造工程のパワー半導体装置300の全体斜視図FIG. 6C is an overall perspective view of the power semiconductor device 300 in the manufacturing process corresponding to the process. 図6(d)工程に対応する製造工程のパワー半導体装置300の全体斜視図FIG. 6D is an overall perspective view of the power semiconductor device 300 in the manufacturing process corresponding to the process. パワー半導体装置300の回路図Circuit diagram of power semiconductor device 300 パワー半導体装置300を用いた電力変換装置200の回路図Circuit diagram of power conversion device 200 using power semiconductor device 300 電力変換装置200の外観を示す全体斜視図Overall perspective view showing appearance of power converter 200 電力変換装置200の断面構造を示す概略図Schematic which shows the cross-section of the power converter device 200 流路付きパワー半導体装置900の外観図External view of power semiconductor device 900 with flow path 流路付きパワー半導体装置900の製造工程を示す斜視図The perspective view which shows the manufacturing process of the power semiconductor device 900 with a flow path.
―実施の形態―
 以下、図1~図15を参照して、パワー半導体装置の実施の形態を説明する。
-Embodiment-
Hereinafter, embodiments of the power semiconductor device will be described with reference to FIGS.
(パワー半導体装置300の斜視図)
 図1は、本実施形態のパワー半導体装置300の斜視図である。図面同士の相関を明確にするために、図1の左下に示すようにXYZ軸を定義する。パワー半導体装置300は、金属製の第2フィン42Fと、第2放熱ベース42と、正極側の直流端子導体6と、負極側の直流端子導体7と、交流端子導体8と、信号用の端子325U、325L、325S、325Cとを備える。
(Perspective view of power semiconductor device 300)
FIG. 1 is a perspective view of a power semiconductor device 300 of this embodiment. In order to clarify the correlation between the drawings, the XYZ axes are defined as shown in the lower left of FIG. The power semiconductor device 300 includes a metal second fin 42F, a second heat dissipation base 42, a positive side DC terminal conductor 6, a negative side DC terminal conductor 7, an AC terminal conductor 8, and a signal terminal. 325U, 325L, 325S, 325C.
 信号端子325L、325U、325S、325Cは、パワー半導体装置300の二面から突出した後、プリント基板に形成した、制御回路、ドライバ回路に接続するため、曲げ加工により同一方向に向きを変えている。制御端子を二面に分けて出すことで、端子間の沿面距離や空間距離を確保しやすい効果がある。 The signal terminals 325L, 325U, 325S, and 325C are protruded from the two surfaces of the power semiconductor device 300 and then changed in the same direction by bending to connect to the control circuit and the driver circuit formed on the printed circuit board. . By separating the control terminals into two surfaces, there is an effect that it is easy to ensure a creepage distance and a space distance between the terminals.
 正極側の直流端子導体6および負極側の直流端子導体7は、パワー半導体装置300の一面から一列に突出している。正極側の直流端子導体6および負極側の直流端子導体7が隣接する事で、入出力の電流を近接させインダクタンスを低減する効果がある。また正極側の直流端子導体6および負極側の直流端子導体7は、バッテリに連結したコンデンサモジュールに接続するため、一面から突出することで、インバータレイアウトを簡略化できる効果がある。交流端子320Bは、直流端子315B及び319Bは配置された側の面とは反対側のパワー半導体装置300の面から突出している。 The DC terminal conductor 6 on the positive electrode side and the DC terminal conductor 7 on the negative electrode side protrude from the one surface of the power semiconductor device 300 in a line. Since the DC terminal conductor 6 on the positive electrode side and the DC terminal conductor 7 on the negative electrode side are adjacent to each other, there is an effect that the input / output current is brought close to each other to reduce inductance. Further, since the DC terminal conductor 6 on the positive side and the DC terminal conductor 7 on the negative side are connected to the capacitor module connected to the battery, projecting from one surface has an effect of simplifying the inverter layout. The AC terminal 320B protrudes from the surface of the power semiconductor device 300 opposite to the surface where the DC terminals 315B and 319B are disposed.
(パワー半導体装置300の断面図)
 図2は、パワー半導体装置300の断面図である。ただし図2では信号用の端子の図示を省略している。パワー半導体装置300は、図示上下方向、すなわちZ方向に略対称な構造を有する。図2には、下部から第1放熱ベース41、第1金属ベース811、第1絶縁部31、および第1導体部21が示されている。そして図2の高さ方向中央には、左から負極側の直流端子導体7、2つの半導体素子10、および交流端子導体8が示されている。ただし半導体素子10はZ方向の高さが交流端子導体8などよりも低いので、高さを略一致させるために金属ブロック159が挿入される。また負極側の直流端子導体7および交流端子導体8は図1では端部が曲げられていたが、図2では曲げ部分の図示を省略している。半導体素子10などの図示上部にはさらに、第2導体部22、第2絶縁部32、第2金属ベース821、および第2放熱ベース42が示されている。
(Cross sectional view of power semiconductor device 300)
FIG. 2 is a cross-sectional view of the power semiconductor device 300. However, illustration of signal terminals is omitted in FIG. The power semiconductor device 300 has a substantially symmetric structure in the vertical direction in the figure, that is, in the Z direction. In FIG. 2, the first heat radiating base 41, the first metal base 811, the first insulating portion 31, and the first conductor portion 21 are shown from the bottom. 2 shows the DC terminal conductor 7, the two semiconductor elements 10, and the AC terminal conductor 8 on the negative electrode side from the left. However, since the height of the semiconductor element 10 in the Z direction is lower than that of the AC terminal conductor 8 or the like, a metal block 159 is inserted in order to make the heights substantially coincide. Further, although the end portions of the DC terminal conductor 7 and the AC terminal conductor 8 on the negative electrode side are bent in FIG. 1, illustration of the bent portion is omitted in FIG. A second conductor portion 22, a second insulating portion 32, a second metal base 821, and a second heat dissipation base 42 are further shown in the upper portion of the semiconductor element 10 and the like.
 すなわち、第1放熱ベース41、第1金属ベース811、第1絶縁部31、および第1導体部21、半導体素子10、第2導体部22、第2絶縁部32、第2金属ベース821、および第2放熱ベース42はZ方向に配列している。なお第1導体部21と交流端子導体8との間、および交流端子導体8と第2導体部22との間には半田が存在するが図2では図示を省略している。第1放熱ベース41および第2放熱ベース42は、交流端子導体8の一部を挟むように形成される。 That is, the first heat radiation base 41, the first metal base 811, the first insulating portion 31, and the first conductor portion 21, the semiconductor element 10, the second conductor portion 22, the second insulating portion 32, the second metal base 821, and The second heat radiation bases 42 are arranged in the Z direction. In addition, although solder exists between the 1st conductor part 21 and the alternating current terminal conductor 8, and between the alternating current terminal conductor 8 and the 2nd conductor part 22, illustration is abbreviate | omitted in FIG. The first heat radiating base 41 and the second heat radiating base 42 are formed so as to sandwich a part of the AC terminal conductor 8.
 第1放熱ベース41は第1フィン41Fを備え、第2放熱ベース42は第2フィン42Fを備える。第1フィン41Fが存在するX方向の範囲41FWは、Z方向から見ると負極側の直流端子導体7の一部および交流端子導体8の一部と重複している。同様に第2フィン42Fが存在するX方向の範囲42FWは、Z方向から見ると負極側の直流端子導体7の一部および交流端子導体8の一部と重複している。換言すると、Z方向から見た場合に、第1フィン41Fおよび第2フィン42Fは、交流端子導体8の一部と重なる位置に形成される。なお第1フィン41Fおよび第2フィン42Fの頂部、すなわち図2の上端及び下端は切削加工がされている。また第1放熱ベース41および第2放熱ベース42の内側の面、すなわち図2において第1金属ベース811および第2金属ベース821に接する面も切削加工がされている。 The first heat dissipation base 41 includes first fins 41F, and the second heat dissipation base 42 includes second fins 42F. A range 41FW in the X direction in which the first fin 41F exists overlaps with a part of the negative side DC terminal conductor 7 and a part of the AC terminal conductor 8 when viewed from the Z direction. Similarly, the range 42FW in the X direction where the second fin 42F exists overlaps with a part of the DC terminal conductor 7 and a part of the AC terminal conductor 8 on the negative electrode side when viewed from the Z direction. In other words, the first fin 41 </ b> F and the second fin 42 </ b> F are formed at a position overlapping a part of the AC terminal conductor 8 when viewed from the Z direction. Note that the top portions of the first fins 41F and the second fins 42F, that is, the upper and lower ends in FIG. 2, are cut. Further, the inner surfaces of the first heat radiating base 41 and the second heat radiating base 42, that is, the surfaces in contact with the first metal base 811 and the second metal base 821 in FIG.
 交流端子導体8の一部は、第1導体部21と第2導体部22の間の空間に配置される。また交流端子導体8の一部は、第1導体部21と第2導体部22との間の電流伝達路となる。なお第1放熱ベース41および第2放熱ベース42は、熱伝導率が高く、防水性を有する金属材料であればとくに制約されないが、加工性及びベースとの溶接性を考慮するとアルミが最も望ましい。以下では、第1金属ベース811、第1絶縁部31、および第1導体部21をあわせて下基板46と呼び、第2金属ベース821、第2絶縁部32、および第2導体部22をあわせて上基板47と呼ぶ。 A part of the AC terminal conductor 8 is disposed in a space between the first conductor portion 21 and the second conductor portion 22. A part of the AC terminal conductor 8 becomes a current transmission path between the first conductor portion 21 and the second conductor portion 22. The first heat radiating base 41 and the second heat radiating base 42 are not particularly limited as long as they have a high thermal conductivity and are waterproof, but aluminum is most preferable in consideration of workability and weldability with the base. Hereinafter, the first metal base 811, the first insulating portion 31, and the first conductor portion 21 are collectively referred to as a lower substrate 46, and the second metal base 821, the second insulating portion 32, and the second conductor portion 22 are combined. This is called the upper substrate 47.
(下基板46の全体斜視図)
 図3は、下基板46の全体斜視図である。下基板46は、後述する半導体素子10や交流端子導体8などを搭載する第1導体部21と、第1金属ベース811と、これら第1導体部21と第1金属ベース811の間に第1絶縁部31と、を備える。第1金属ベース811は、金属材料であれば特に制約されないが、放熱性の点で、銅又はアルミが望ましく、コストの点ではアルミが望ましい。第1絶縁部31は矩形形状であり、第1絶縁部31の図示上部に不連続に第1導体部21が形成される。そのため図2の断面図において第1導体部21は不連続に図示された。
(Overall perspective view of lower substrate 46)
FIG. 3 is an overall perspective view of the lower substrate 46. The lower substrate 46 includes a first conductor portion 21 on which a semiconductor element 10 and an AC terminal conductor 8 to be described later are mounted, a first metal base 811, and a first gap between the first conductor portion 21 and the first metal base 811. And an insulating part 31. The first metal base 811 is not particularly limited as long as it is a metal material, but copper or aluminum is desirable in terms of heat dissipation, and aluminum is desirable in terms of cost. The first insulating portion 31 has a rectangular shape, and the first conductor portion 21 is formed discontinuously on the upper portion of the first insulating portion 31 in the figure. Therefore, the first conductor portion 21 is shown discontinuously in the cross-sectional view of FIG.
 第1導体部21は、電気伝導性を有する材料であれば特に制約されないが、電気伝導性に優れた、銅又はアルミが望ましい。第1導体部21の一部又は全体は、はんだ接続性を向上するため、ニッケルめっきを含むめっきを施す事が望ましい。また第1導体部21には、パワー半導体素子間ではんだが連結し、溶融した半田材の表面張力によりチップが位置ずれするのを防止するため、穴824を設けてもよい。第1絶縁部31は、絶縁性材料であれば特に制約されないが、コストの点では、樹脂が望ましく、耐熱性、熱伝導性の点ではセラミックスが望ましい。 The first conductor portion 21 is not particularly limited as long as it is a material having electrical conductivity, but copper or aluminum having excellent electrical conductivity is desirable. It is desirable that a part or the whole of the first conductor portion 21 is plated including nickel plating in order to improve solder connectivity. The first conductor portion 21 may be provided with a hole 824 in order to prevent solder from being connected between the power semiconductor elements and the chip from being displaced due to the surface tension of the molten solder material. The first insulating portion 31 is not particularly limited as long as it is an insulating material, but is preferably a resin in terms of cost, and ceramics in terms of heat resistance and thermal conductivity.
(上基板47の全体斜視図)
 図4は、上基板47の全体斜視図である。上基板47は、第2導体部22と、第2金属ベース821と、これら第2導体部22と第2金属ベース821の間に第2絶縁部32と、を備える。第2絶縁部32は矩形形状であり、第2絶縁部32の図示上部に不連続に第2導体部22が形成される。そのため図2の断面図において第2導体部22は不連続に図示された。第2絶縁部32の材料は第1絶縁部31と同一であり、第2導体部22の材料は第1導体部21と同一であり、第2金属ベース821の材料は第1金属ベース811と同一である。なお図4は図3とは視点が反転しており、180度回転させると図1に示す姿勢となる。
(Overall perspective view of the upper substrate 47)
FIG. 4 is an overall perspective view of the upper substrate 47. The upper substrate 47 includes a second conductor portion 22, a second metal base 821, and a second insulating portion 32 between the second conductor portion 22 and the second metal base 821. The second insulating portion 32 has a rectangular shape, and the second conductor portion 22 is formed discontinuously on the upper portion of the second insulating portion 32 in the figure. Therefore, the second conductor portion 22 is shown discontinuously in the cross-sectional view of FIG. The material of the second insulating part 32 is the same as that of the first insulating part 31, the material of the second conductor part 22 is the same as that of the first conductor part 21, and the material of the second metal base 821 is the same as that of the first metal base 811. Are the same. Note that FIG. 4 has a viewpoint reversed from that of FIG. 3, and assumes the posture shown in FIG. 1 when rotated 180 degrees.
(交流端子導体8の接合部)
 図5は、交流端子導体8の第1導体部21および第2導体部22との接合部を示す図である。第1導体部21と交流端子導体8とは半田5bにより接続され、交流端子導体8と第2導体部22とは半田5aにより接続される。半田5aおよび半田5bはそれぞれいわゆる半田ボール5cを含む。半田ボール5cとは、半田の主成分であるすず(Pb)よりも融点が高い素材、たとえばニッケルで作成された高精度な球である。半田5aおよび半田5bは半田ボール5cを含むので、第1導体部21と交流端子導体8との距離、および交流端子導体8と第2導体部22との距離は半田ボール5cの直径と等しい。そのため、半田ボール5cの直径を調整することで第1導体部21と交流端子導体8との距離、および交流端子導体8と第2導体部22との距離を調整できる。
(Junction of AC terminal conductor 8)
FIG. 5 is a diagram illustrating a joint portion between the first conductor portion 21 and the second conductor portion 22 of the AC terminal conductor 8. The first conductor portion 21 and the AC terminal conductor 8 are connected by solder 5b, and the AC terminal conductor 8 and the second conductor portion 22 are connected by solder 5a. Each of the solder 5a and the solder 5b includes a so-called solder ball 5c. The solder ball 5c is a highly accurate sphere made of a material having a melting point higher than that of tin (Pb), which is a main component of solder, for example, nickel. Since the solder 5a and the solder 5b include the solder ball 5c, the distance between the first conductor portion 21 and the AC terminal conductor 8 and the distance between the AC terminal conductor 8 and the second conductor portion 22 are equal to the diameter of the solder ball 5c. Therefore, the distance between the first conductor portion 21 and the AC terminal conductor 8 and the distance between the AC terminal conductor 8 and the second conductor portion 22 can be adjusted by adjusting the diameter of the solder ball 5c.
 また半田ボール5cの存在により交流端子導体8が第1導体部21や第2導体部22と密着しないので、半田5aや半田5bの全量が押し出されることがない。換言すると、交流端子導体8と第1導体部21との半田5bによる結合、および交流端子導体8と第2導体部22との半田5aによる結合が確実に行われる。 Further, since the AC terminal conductor 8 is not in close contact with the first conductor portion 21 and the second conductor portion 22 due to the presence of the solder ball 5c, the entire amount of the solder 5a and the solder 5b is not pushed out. In other words, the connection between the AC terminal conductor 8 and the first conductor portion 21 by the solder 5b and the connection between the AC terminal conductor 8 and the second conductor portion 22 by the solder 5a are reliably performed.
 なお図5では交流端子導体8の接合部について説明したが、正極側の直流端子導体6や負極側の直流端子導体7の接合部も同様半田ボール5cを含む半田を用いて接合される。またそれぞれの半田に含める半田ボール5cの直径は一定でなくてもよいので、各端子の高さの差を半田ボール5cの直径を異ならせることで高さを揃えることができる。すなわち正極側の直流端子導体6、負極側の直流端子導体7、および交流端子導体8に使用する半田に含める半田ボール5cの直径をそれぞれの高さの差を吸収するように設定することで、第1絶縁部31と第2絶縁部32の間隔を一定にできる。 In addition, although the junction part of the AC terminal conductor 8 was demonstrated in FIG. 5, the junction part of the DC terminal conductor 6 of the positive electrode side and the DC terminal conductor 7 of the negative electrode side is similarly joined using the solder containing the solder ball 5c. Moreover, since the diameter of the solder ball 5c included in each solder does not need to be constant, the height can be made uniform by making the difference in the height of each terminal different from the diameter of the solder ball 5c. That is, by setting the diameters of the solder balls 5c included in the solder used for the DC terminal conductor 6 on the positive electrode side, the DC terminal conductor 7 on the negative electrode side, and the AC terminal conductor 8 to absorb the difference in height, The interval between the first insulating part 31 and the second insulating part 32 can be made constant.
(製造工程)
 図6(a)~図6(e)はパワー半導体装置300の製造工程の断面図である。図6(a)に示すように、まず下基板46を用意し、次に図6(b)に示すように第1導体部21に半田材や焼結金属等の接続部材を介して半導体素子10を搭載する。さらに半導体素子10のエミッタ側電極面にはんだ等の接続部材を介して、金属ブロック159を搭載し接続する。その後、図示していないAlワイヤを接続する。金属ブロック159は電気伝導性を有する金属材料であればとくに制約されないが、電気伝導性が高い銅が望ましい。金属ブロック159には軽量化のためアルミを用いてもよい。接続部材との接続を確保するため金属ブロック159の表面にめっき等を施してもよい。
(Manufacturing process)
6A to 6E are cross-sectional views of the manufacturing process of the power semiconductor device 300. FIG. As shown in FIG. 6A, first, a lower substrate 46 is prepared. Next, as shown in FIG. 6B, a semiconductor element is connected to the first conductor portion 21 via a connecting member such as a solder material or a sintered metal. 10 is mounted. Further, a metal block 159 is mounted and connected to the emitter-side electrode surface of the semiconductor element 10 via a connection member such as solder. Thereafter, an Al wire (not shown) is connected. The metal block 159 is not particularly limited as long as it is a metal material having electrical conductivity, but copper having high electrical conductivity is desirable. Aluminum may be used for the metal block 159 for weight reduction. In order to secure the connection with the connection member, the surface of the metal block 159 may be plated.
 次に図6(c)に示されるように、接続部材を介して、正極側の直流端子導体6、負極側の直流端子導体7及び交流端子導体8を搭載する。そして図6(d)に示すように、さらに接続部材を介して、上基板47を搭載し接続する。最後に、図6(e)に示すように、第1放熱ベース41および第2放熱ベース42を上基板47と下基板46とを挟み込むように配置する。そして、第1フィン41Fと第2フィン42Fを内側に押圧することで、正極側の直流端子導体6、負極側の直流端子導体7及び交流端子導体8を挟み込んだ上基板47と下基板46とを結合させる。なおこの際に、図5を参照して説明したように、正極側の直流端子導体6、負極側の直流端子導体7及び交流端子導体8は、半田ボール5cを含む半田を用いて接合されるので、第1絶縁部31と第2絶縁部32とのZ方向の間隔を一定にできる。 Next, as shown in FIG. 6 (c), the DC terminal conductor 6 on the positive electrode side, the DC terminal conductor 7 on the negative electrode side, and the AC terminal conductor 8 are mounted via a connecting member. And as shown in FIG.6 (d), the upper board | substrate 47 is further mounted and connected via a connection member. Finally, as shown in FIG. 6E, the first heat radiating base 41 and the second heat radiating base 42 are disposed so as to sandwich the upper substrate 47 and the lower substrate 46 therebetween. Then, by pressing the first fin 41F and the second fin 42F inward, the upper substrate 47 and the lower substrate 46 sandwiching the DC terminal conductor 6 on the positive electrode side, the DC terminal conductor 7 on the negative electrode side, and the AC terminal conductor 8 Are combined. At this time, as described with reference to FIG. 5, the DC terminal conductor 6 on the positive electrode side, the DC terminal conductor 7 on the negative electrode side, and the AC terminal conductor 8 are joined using solder including the solder balls 5c. Therefore, the interval in the Z direction between the first insulating portion 31 and the second insulating portion 32 can be made constant.
(製造工程の斜視図)
 図7は、図6(c)工程に対応する製造工程におけるパワー半導体装置300の全体斜視図である。図7には、下基板46に、パワー半導体素子である上アーム側IGBT155A及び155Bと、上アーム側ダイオード156A及び156Bと、下アーム側IGBT157A及び157Bと、下アーム側ダイオード158A及び158Bと、が2並列ではんだ接続されているインバータ回路800が示されている。ここで、IGBTとは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor)の略である。
(Perspective view of the manufacturing process)
FIG. 7 is an overall perspective view of the power semiconductor device 300 in the manufacturing process corresponding to the process of FIG. In FIG. 7, on the lower substrate 46, upper arm side IGBTs 155A and 155B, which are power semiconductor elements, upper arm side diodes 156A and 156B, lower arm side IGBTs 157A and 157B, and lower arm side diodes 158A and 158B, An inverter circuit 800 is shown soldered in two parallel. Here, the IGBT is an abbreviation for an insulated gate bipolar transistor (Insulated Gate Bipolar Transistor).
 各IGBTは、ゲート及び温度センスからAlワイヤ840でコレクタ側基板の導体部に接続している。各パワー半導体素子の上には、金属ブロック159を搭載している。リードフレーム830及び831は、タイバー832により端子同士を接続して、トランスファーモールド工程時に端子の位置がずれないように形成される。Alワイヤ840は、上アームゲート信号端子325U等と上アーム側IGBT155Aの制御電極等を接続する。 Each IGBT is connected to the conductor part of the collector side substrate by an Al wire 840 from the gate and the temperature sense. A metal block 159 is mounted on each power semiconductor element. The lead frames 830 and 831 are formed such that the terminals are connected to each other by a tie bar 832 so that the positions of the terminals do not shift during the transfer molding process. The Al wire 840 connects the upper arm gate signal terminal 325U and the like to the control electrode of the upper arm IGBT 155A.
 なお前述の半導体素子10は、上アーム側IGBT155A、上アーム側IGBT155B、上アーム側ダイオード156A、上アーム側ダイオード156B、下アーム側IGBT157A、下アーム側IGBT157Bと、下アーム側ダイオード158A、および下アーム側ダイオード158Bの総称である。またこのインバータ回路の上アームを構成する半導体素子は上アーム側IGBT155A、上アーム側IGBT155B、上アーム側ダイオード156A、および上アーム側ダイオード156Bである。またこのインバータ回路の下アームを構成する半導体素子は下アーム側IGBT157A、下アーム側IGBT157Bと、下アーム側ダイオード158A、および下アーム側ダイオード158Bである。 The semiconductor element 10 includes the upper arm IGBT 155A, the upper arm IGBT 155B, the upper arm diode 156A, the upper arm diode 156B, the lower arm IGBT 157A, the lower arm IGBT 157B, the lower arm diode 158A, and the lower arm. A general term for the side diode 158B. The semiconductor elements constituting the upper arm of the inverter circuit are an upper arm IGBT 155A, an upper arm IGBT 155B, an upper arm diode 156A, and an upper arm diode 156B. The semiconductor elements constituting the lower arm of this inverter circuit are a lower arm IGBT 157A, a lower arm IGBT 157B, a lower arm diode 158A, and a lower arm diode 158B.
 図8は、図6(d)工程に対応する製造工程のパワー半導体装置300の全体斜視図である。下基板46の上に上基板47を搭載している。 FIG. 8 is an overall perspective view of the power semiconductor device 300 in the manufacturing process corresponding to the process of FIG. An upper substrate 47 is mounted on the lower substrate 46.
 図9は、図6(e)工程に対応する製造工程のパワー半導体装置300の全体斜視図である。上基板47及び下基板46の上に第1フィン41Fおよび第2フィン42Fを搭載している。この後、リードフレーム830及び831に接続されたタイバー832をカットして端子を形成し、パワー半導体装置300を得る。 FIG. 9 is an overall perspective view of the power semiconductor device 300 in the manufacturing process corresponding to the process of FIG. The first fins 41F and the second fins 42F are mounted on the upper substrate 47 and the lower substrate 46. Thereafter, the tie bars 832 connected to the lead frames 830 and 831 are cut to form terminals, and the power semiconductor device 300 is obtained.
(パワー半導体装置300の回路図)
 図10は、本実施形態のパワー半導体装置300のインバータ回路800の回路図である。正極側の直流端子導体6は、上アーム回路のコレクタ側接続部315から出力しており、バッテリまたはコンデンサの正極側に接続される。上アームゲート信号端子325Uは、上アーム回路のIGBT155のゲート及びエミッタセンスから出力している。負極側の直流端子導体7は、下アーム回路のエミッタ側接続部319から出力しており、バッテリまたはコンデンサの負極側、又はGNDに接続される。下アームゲート信号端子325Lは、下アーム回路のIGBT157のゲート及びエミッタセンスから出力している。交流端子導体8は、下アーム回路のコレクタ側接続部320から出力しており、モータに接続される。中性点接地をする場合は、下アーム回路は、GNDでなくコンデンサの負極側に接続する。
(Circuit diagram of power semiconductor device 300)
FIG. 10 is a circuit diagram of the inverter circuit 800 of the power semiconductor device 300 of this embodiment. The DC terminal conductor 6 on the positive side is output from the collector side connection part 315 of the upper arm circuit, and is connected to the positive side of the battery or capacitor. The upper arm gate signal terminal 325U outputs from the gate and emitter sense of the IGBT 155 of the upper arm circuit. The DC terminal conductor 7 on the negative electrode side is output from the emitter side connection part 319 of the lower arm circuit, and is connected to the negative electrode side of the battery or the capacitor, or GND. The lower arm gate signal terminal 325L outputs from the gate and emitter sense of the IGBT 157 of the lower arm circuit. The AC terminal conductor 8 is output from the collector side connection part 320 of the lower arm circuit, and is connected to the motor. In the case of neutral point grounding, the lower arm circuit is connected to the negative electrode side of the capacitor instead of GND.
 上アーム回路と下アーム回路は、中間接続321により接続される。本実施の形態では、交流端子導体8が中間接続321を兼ねている。本実施形態に係るパワー半導体装置300は、上アーム回路及び下アーム回路の2つのアーム回路を、1つのモジュールに一体化した構造である2in1構造である。2in1構造の他にも、3in1構造、4in1構造、6in1構造等を用いた場合、パワー半導体装置からの出力端子の数を低減し小型化することができる。 The upper arm circuit and the lower arm circuit are connected by an intermediate connection 321. In the present embodiment, the AC terminal conductor 8 also serves as the intermediate connection 321. The power semiconductor device 300 according to the present embodiment has a 2-in-1 structure in which two arm circuits of an upper arm circuit and a lower arm circuit are integrated into one module. In addition to the 2in1 structure, when a 3in1 structure, a 4in1 structure, a 6in1 structure, or the like is used, the number of output terminals from the power semiconductor device can be reduced and the size can be reduced.
 なお図10に示す回路図と図7に示すハードウエア構成との対応は以下のとおりである。すなわち図10に示す上アーム回路のIGBT155は、図7に示す上アーム側IGBT155A及び155Bに相当し、図10に示す上アーム回路のダイオード156は、図7に示す上アーム側ダイオード156A及び156Bに相当する。また図10に示す下アーム回路のIGBT157は、図7に示す下アーム側IGBT157A及び157Bに相当し、図10に示す下アーム回路のダイオード158は、図7に示す下アーム側ダイオード158A及び158に相当する。 The correspondence between the circuit diagram shown in FIG. 10 and the hardware configuration shown in FIG. 7 is as follows. That is, the IGBT 155 of the upper arm circuit shown in FIG. 10 corresponds to the upper arm side IGBTs 155A and 155B shown in FIG. 7, and the diode 156 of the upper arm circuit shown in FIG. 10 is replaced with the upper arm side diodes 156A and 156B shown in FIG. Equivalent to. The lower arm circuit IGBT 157 shown in FIG. 10 corresponds to the lower arm side IGBTs 157A and 157B shown in FIG. 7, and the lower arm circuit diode 158 shown in FIG. 10 corresponds to the lower arm side diodes 158A and 158 shown in FIG. Equivalent to.
(電力変換装置の回路図)
 図11は、本実施形態のパワー半導体装置300を用いた電力変換装置200の回路図である。電力変換装置200は、インバータ回路部140及び142と、補機用のインバータ回路部43と、コンデンサモジュール500と、を備えている。インバータ回路部140及び142は、パワー半導体装置300を複数備えており、それらを接続することにより3相ブリッジ回路を構成している。電流容量が大きい場合には、更にパワー半導体装置300を並列接続し、これら並列接続を3相インバータ回路の各相に対応して行うことにより、電流容量の増大に対応できる。また、パワー半導体装置300に内蔵しているパワー半導体素子を並列接続することでも電流容量の増大に対応できる。
(Circuit diagram of power converter)
FIG. 11 is a circuit diagram of a power conversion device 200 using the power semiconductor device 300 of the present embodiment. The power conversion device 200 includes inverter circuit units 140 and 142, an auxiliary inverter circuit unit 43, and a capacitor module 500. The inverter circuit units 140 and 142 include a plurality of power semiconductor devices 300, and constitute a three-phase bridge circuit by connecting them. When the current capacity is large, the power semiconductor device 300 is further connected in parallel, and the parallel connection is performed corresponding to each phase of the three-phase inverter circuit, so that an increase in the current capacity can be dealt with. Further, it is possible to cope with an increase in current capacity by connecting power semiconductor elements built in the power semiconductor device 300 in parallel.
 インバータ回路部140とインバータ回路部142とは、基本的な回路構成は同じであり、制御方法や動作も基本的には同じである。インバータ回路部140等の回路的な動作の概要は周知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。 The inverter circuit unit 140 and the inverter circuit unit 142 have the same basic circuit configuration and basically the same control method and operation. Since the outline of the circuit operation of the inverter circuit unit 140 and the like is well known, detailed description thereof is omitted here.
 上述のように、上アーム回路は、スイッチング用のパワー半導体素子として上アーム用IGBT155と上アーム用ダイオード156とを備えており、下アーム回路は、下アーム用IGBT157と下アーム用ダイオード158とを備えている。IGBT155及び157は、ドライバ回路174を構成する2つのドライバ回路の一方あるいは他方から出力された駆動信号を受けてスイッチング動作し、バッテリ136から供給された直流電力を三相交流電力に変換する。 As described above, the upper arm circuit includes the upper arm IGBT 155 and the upper arm diode 156 as power semiconductor elements for switching, and the lower arm circuit includes the lower arm IGBT 157 and the lower arm diode 158. I have. The IGBTs 155 and 157 perform a switching operation in response to a drive signal output from one or the other of the two driver circuits constituting the driver circuit 174, and convert DC power supplied from the battery 136 into three-phase AC power.
 上アーム用IGBT155や下アーム用IGBT157は、コレクタ電極、エミッタ電極(信号用エミッタ電極端子)、ゲート電極(ゲート電極端子)を備えている。上アーム用ダイオード156や下アーム用ダイオード158は、カソード電極およびアノード電極の2つの電極を備えている。上アーム用IGBT155や下アーム用IGBT157のエミッタ電極からコレクタ電極に向かう方向が順方向となるように、ダイオード156、158のカソード電極がIGBT155、157のコレクタ電極に、アノード電極がIGBT155、157のエミッタ電極にそれぞれ電気的に接続されている。なお、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)を用いても良く、この場合は上アーム用ダイオード156、下アーム用ダイオード158は不要となる。 The upper arm IGBT 155 and the lower arm IGBT 157 include a collector electrode, an emitter electrode (signal emitter electrode terminal), and a gate electrode (gate electrode terminal). The upper arm diode 156 and the lower arm diode 158 include two electrodes, a cathode electrode and an anode electrode. The cathode electrodes of the diodes 156 and 158 are the collector electrodes of the IGBTs 155 and 157 and the anode electrodes are the emitters of the IGBTs 155 and 157 so that the direction from the emitter electrode of the upper arm IGBT 155 and the lower arm IGBT 157 to the collector electrode is the forward direction. Each is electrically connected to the electrode. As the power semiconductor element, a MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) may be used. In this case, the upper arm diode 156 and the lower arm diode 158 are not necessary.
 上下アーム直列回路に設けられた不図示の温度センサからは、上下アーム直列回路の温度情報がマイコンに入力される。また、マイコンには上下アーム直列回路の直流正極側の電圧情報が入力される。マイコンは、それらの情報に基づいて過温度検知および過電圧検知を行い、過温度或いは過電圧が検知された場合には全ての上アーム用IGBT155、下アーム用IGBT157のスイッチング動作を停止させ、上下アーム直列回路を過温度或いは過電圧から保護する。 The temperature information of the upper and lower arm series circuit is input to the microcomputer from a temperature sensor (not shown) provided in the upper and lower arm series circuit. Further, voltage information on the DC positive side of the upper and lower arm series circuit is input to the microcomputer. The microcomputer performs over temperature detection and over voltage detection based on the information, and when an over temperature or over voltage is detected, the switching operation of all the upper arm IGBT 155 and the lower arm IGBT 157 is stopped, and the upper and lower arms are connected in series. Protect the circuit from over temperature or over voltage.
 図12は、電力変換装置200の外観を示す全体斜視図である。本実施形態に係る電力変換装置200の外観は、上面あるいは底面が略長方形の筐体112と、筐体112の短辺側の外周の一つに設けられた上部ケース110と、筐体112の下部開口を塞ぐための下部ケース116とを固定して形成されたものである。筐体112と下部ケース116は一体で形成される場合もある。筐体112の底面図あるいは上面図の形状を略長方形としたことで、車両への取付けが容易となり、また生産しやすい。筐体112には、パワー半導体装置300を冷却する冷媒の流入路113および流出路114が接続される。 FIG. 12 is an overall perspective view showing the external appearance of the power conversion device 200. The external appearance of the power conversion device 200 according to the present embodiment is as follows: a housing 112 whose top surface or bottom surface is substantially rectangular; an upper case 110 provided on one of the outer circumferences on the short side of the housing 112; The lower case 116 for closing the lower opening is fixedly formed. The housing 112 and the lower case 116 may be integrally formed. By making the shape of the bottom view or top view of the housing 112 into a substantially rectangular shape, it is easy to attach to the vehicle and to produce easily. The casing 112 is connected to an inflow path 113 and an outflow path 114 for cooling the power semiconductor device 300.
 図13は、本実施形態に係る電力変換装置200の断面構造を示す概略図である。パワー半導体装置300を流路部材に組み付け、流路付きパワー半導体装置900を形成している。パワー半導体装置300は、交流電極端子は電流センサ180を搭載したバスバーに溶接する。また、パワー半導体装置300の直流端子はコンデンサモジュール500と溶接する。次に、実装部品を搭載した制御回路172、ドライバ回路174を組み付け、信号端子と接続する。流路付きパワー半導体装置900の上部に制御回路、下部にコンデンサモジュールを設置することで、コンパクトに配置し小型化できる。 FIG. 13 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of the power conversion device 200 according to the present embodiment. The power semiconductor device 300 is assembled to the flow path member to form a power semiconductor device 900 with a flow path. In the power semiconductor device 300, the AC electrode terminal is welded to the bus bar on which the current sensor 180 is mounted. Further, the DC terminal of the power semiconductor device 300 is welded to the capacitor module 500. Next, a control circuit 172 and a driver circuit 174 on which mounting components are mounted are assembled and connected to signal terminals. By installing a control circuit in the upper part of the power semiconductor device 900 with a flow path and a capacitor module in the lower part, the power semiconductor device 900 can be compactly arranged and downsized.
 図14は、流路付きパワー半導体装置900の外観を示し、図14(a)は、流路付きパワー半導体装置900のエミッタ側からみた斜視図、図14(b)はコレクタ側からみた斜視図、(c)は断面図である。パワー半導体装置300を流路部材に組み付け、流路付きパワー半導体装置900を形成している。 14 shows the appearance of the power semiconductor device 900 with a flow path, FIG. 14 (a) is a perspective view seen from the emitter side of the power semiconductor device 900 with flow path, and FIG. 14 (b) is a perspective view seen from the collector side. (C) is a sectional view. The power semiconductor device 300 is assembled to the flow path member to form a power semiconductor device 900 with a flow path.
 図15は、流路付きパワー半導体装置900の製造工程を示す斜視図である。図15(a)に示されるように、モジュール連結部材1002に、貫通水路1001を金属溶融接合する。次に図15(b)に示されるように、パワー半導体装置300のコレクタ側をモジュール連結部材1002に搭載し、金属溶融接合する。 FIG. 15 is a perspective view showing a manufacturing process of the power semiconductor device 900 with a flow path. As shown in FIG. 15A, the through water channel 1001 is melt-bonded to the module connecting member 1002. Next, as shown in FIG. 15B, the collector side of the power semiconductor device 300 is mounted on the module connecting member 1002, and metal fusion bonding is performed.
 次に図15(c)に示されるように、パワー半導体装置300のエミッタ側にモジュール連結部材1002を搭載し、貫通水路部及びパワー半導体装置300を金属溶融接合により水密接合する。次に図15(d)に示されるように、コレクタ側及びエミッタ側のモジュール連結部材1002に流路カバー1003を搭載し金属溶融接合により水密接合する。2in1のパワー半導体装置300を6in1の流路付きパワー半導体装置900として組み上げる事で、水密性を確保しつつ、電力変換装置200への組み立てを容易にする効果がある。 Next, as shown in FIG. 15C, the module connecting member 1002 is mounted on the emitter side of the power semiconductor device 300, and the through water channel portion and the power semiconductor device 300 are water-tightly bonded by metal fusion bonding. Next, as shown in FIG. 15D, a flow path cover 1003 is mounted on the module connecting member 1002 on the collector side and the emitter side, and watertight bonding is performed by metal fusion bonding. By assembling the 2-in-1 power semiconductor device 300 as the 6-in-1 power semiconductor device 900 with a flow path, there is an effect of facilitating assembly to the power conversion device 200 while ensuring watertightness.
 上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)パワー半導体装置300は、導体である第1導体部21と、第1導体部21とは異なる導体である第2導体部22と、第1導体部21に実装されかつインバータ回路800の上アームを構成する上アーム側IGBT155A、155B、上アーム側ダイオード156A、156Bと、第1導体部21に実装されかつインバータ回路の下アームを構成する下アーム側IGBT157A、157B、下アーム側ダイオード158A、および158Bと、上アームおよび下アームに交流電流を伝達する交流端子導体8と、を備える。交流端子導体8の一部は、第1導体部21と第2導体部22の間の空間に配置されかつ当該第1導体部21と当該第2導体部22との間の電流伝達路となる。交流端子導体8が第1導体部21と第2導体部22との間の電流伝達路となるので、両者を接続する部材を別途用意する必要がなくパワー半導体装置300を小型化できる。またパワー半導体装置300の部品点数が削減されるので、組み立てを効率化できる。
According to the embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) The power semiconductor device 300 includes a first conductor portion 21 that is a conductor, a second conductor portion 22 that is a conductor different from the first conductor portion 21, and mounted on the first conductor portion 21. Upper arm side IGBTs 155A and 155B constituting the upper arm, upper arm side diodes 156A and 156B, lower arm side IGBTs 157A and 157B mounted on the first conductor portion 21 and constituting the lower arm of the inverter circuit, lower arm side diode 158A And 158B, and an AC terminal conductor 8 that transmits an AC current to the upper arm and the lower arm. A part of the AC terminal conductor 8 is disposed in a space between the first conductor portion 21 and the second conductor portion 22 and serves as a current transmission path between the first conductor portion 21 and the second conductor portion 22. . Since the AC terminal conductor 8 serves as a current transmission path between the first conductor portion 21 and the second conductor portion 22, it is not necessary to separately prepare a member for connecting the two, and the power semiconductor device 300 can be reduced in size. Moreover, since the number of parts of the power semiconductor device 300 is reduced, assembly can be made efficient.
(2)パワー半導体装置300は、第1導体部21と接続される第1絶縁部31と、第2導体部22と接続されかつ第1絶縁部31と対向する第2絶縁部32と、を備える。交流端子導体8の一部は、第1絶縁部31と第2絶縁部32の間の空間に配置される。そのため、第1導体部21や第2導体部22を単独で扱うのではなく、第1絶縁部31や第2絶縁部32と一体かさせてから組み立てることによりパワー半導体装置300の生産性を向上できる。また大電流が流れる第1導体部21や交流端子導体8などを第1絶縁部31および第2絶縁部32で挟み込むことにより、ショートを防止し信頼性を向上することができる。 (2) The power semiconductor device 300 includes a first insulating part 31 connected to the first conductor part 21, and a second insulating part 32 connected to the second conductor part 22 and facing the first insulating part 31. Prepare. A part of the AC terminal conductor 8 is disposed in a space between the first insulating portion 31 and the second insulating portion 32. Therefore, the productivity of the power semiconductor device 300 is improved by assembling the first conductor part 21 and the second conductor part 22 together with the first insulating part 31 and the second insulating part 32 instead of handling the first conductor part 21 and the second conductor part 22 alone. it can. Further, by sandwiching the first conductor portion 21, the AC terminal conductor 8, and the like through which a large current flows between the first insulating portion 31 and the second insulating portion 32, a short circuit can be prevented and the reliability can be improved.
(3)パワー半導体装置300は、正極側の直流端子導体6および負極側の直流端子導体7を備える。第1絶縁部31は、矩形状である。正極側の直流端子導体6および負極側の直流端子導体7の少なくとも一方の一部は、第1絶縁部31と第2絶縁部32の間の空間に配置される。交流端子導体8は、第1絶縁部の矩形状の一辺側から突出する。正極側の直流端子導体6および負極側の直流端子導体7の少なくとも一方は、第1絶縁部31の矩形状の一辺とは異なる他辺側から突出する。そのため矩形の異なる2辺に直流端子導体と交流端子導体8が配されるので、これらにより第1絶縁部31と第2絶縁部32との間隔を一定にできる。 (3) The power semiconductor device 300 includes a DC terminal conductor 6 on the positive electrode side and a DC terminal conductor 7 on the negative electrode side. The first insulating portion 31 has a rectangular shape. A part of at least one of the positive side DC terminal conductor 6 and the negative side DC terminal conductor 7 is disposed in a space between the first insulating part 31 and the second insulating part 32. The AC terminal conductor 8 protrudes from one side of the rectangular shape of the first insulating portion. At least one of the DC terminal conductor 6 on the positive electrode side and the DC terminal conductor 7 on the negative electrode side protrudes from the other side different from the one side of the rectangular shape of the first insulating portion 31. For this reason, since the DC terminal conductor and the AC terminal conductor 8 are arranged on two different sides of the rectangle, the distance between the first insulating portion 31 and the second insulating portion 32 can be made constant.
(4)パワー半導体装置300は、交流端子導体8の一部と第1導体部21及び第2導体部22と接続する半田材5aおよび5bと、交流端子導体8の一部に接触され、第1絶縁部31と第2絶縁部32の配列方向における当該交流端子導体8の一部の位置を調整する半田ボール5cと、直流端子導体6,7の一部に接触され、第1絶縁部31と第2絶縁部32の配列方向における当該直流端子導体6,7の一部の位置を調整する半田ボール5cと、を備える。そのため半田に半田含ませるボール5cの直径を変化させることで、交流端子導体8と第1絶縁部31や第2絶縁部32との距離や、直流端子導体6,7と第1絶縁部31や第2絶縁部32との距離を調整できる。 (4) The power semiconductor device 300 is in contact with a part of the AC terminal conductor 8, the solder materials 5a and 5b connected to the first conductor part 21 and the second conductor part 22, and a part of the AC terminal conductor 8, The solder ball 5c for adjusting the position of a part of the AC terminal conductor 8 in the arrangement direction of the first insulating part 31 and the second insulating part 32 and the part of the DC terminal conductors 6 and 7 are brought into contact with each other. And a solder ball 5c for adjusting the position of a part of the DC terminal conductors 6 and 7 in the arrangement direction of the second insulating portion 32. Therefore, by changing the diameter of the ball 5c to be included in the solder, the distance between the AC terminal conductor 8 and the first insulating portion 31 or the second insulating portion 32, the DC terminal conductors 6 and 7 and the first insulating portion 31 or the like. The distance from the second insulating portion 32 can be adjusted.
(5)パワー半導体装置300は、交流端子導体8の一部を挟むように形成される第1放熱ベース41および第2放熱ベース42を備える。そのため交流端子導体8を効率よく冷却できる。 (5) The power semiconductor device 300 includes a first heat dissipation base 41 and a second heat dissipation base 42 that are formed so as to sandwich a part of the AC terminal conductor 8. Therefore, the AC terminal conductor 8 can be efficiently cooled.
(6)第1放熱ベース41および第2放熱ベース42は第1フィン41Fおよび第2フィン42Fを有する。第1放熱ベース41および第2放熱ベース42の配列方向から見た場合に、第1フィン41Fおよび第2フィン42Fは、交流端子導体8の一部と重なる位置に形成される。そのため交流端子導体8をさらに効率よく冷却できる。また第1フィン41Fおよび第2フィン42Fを押圧することで、交流端子導体8を鉛直方向から挟み込む力が働き、パワー半導体装置300を効率よく作成できる。仮に第1フィン41Fおよび第2フィン42Fが交流端子導体8の一部と全く重ならない位置に形成されると、放熱の効率が悪化するだけでなく、次の問題がある。すなわち、第1フィン41Fおよび第2フィン42Fを押圧した際に交流端子導体8には曲げ応力が働き、十分な接着の力が得られない恐れがある。 (6) The first heat radiation base 41 and the second heat radiation base 42 have first fins 41F and second fins 42F. When viewed from the arrangement direction of the first heat dissipation base 41 and the second heat dissipation base 42, the first fins 41 </ b> F and the second fins 42 </ b> F are formed at positions that overlap a part of the AC terminal conductor 8. Therefore, the AC terminal conductor 8 can be cooled more efficiently. Moreover, the force which pinches | interposes the alternating current terminal conductor 8 from a perpendicular direction works by pressing the 1st fin 41F and the 2nd fin 42F, and can produce the power semiconductor device 300 efficiently. If the first fin 41F and the second fin 42F are formed at a position where they do not overlap with a part of the AC terminal conductor 8, not only the heat dissipation efficiency is deteriorated, but also the following problem occurs. That is, when the first fin 41F and the second fin 42F are pressed, bending stress acts on the AC terminal conductor 8, and there is a possibility that sufficient adhesion force cannot be obtained.
(変形例1)
 上述した実施の形態では、半田ボール5cを用いて第1絶縁部31と第2絶縁部32の間隔を一定とした。しかし半田ボール5cの代わりに所定の直径を有するワイヤを用いてもよい。このワイヤはたとえば銅製である。
(Modification 1)
In the embodiment described above, the distance between the first insulating portion 31 and the second insulating portion 32 is made constant by using the solder ball 5c. However, a wire having a predetermined diameter may be used instead of the solder ball 5c. This wire is made of, for example, copper.
(変形例2)
 上述した実施の形態では、図7において2並列の構成を示した。しかし並列に構成されなくてもよいし、3以上を並列に構成してもよい。
(Modification 2)
In the embodiment described above, a two-parallel configuration is shown in FIG. However, it may not be configured in parallel, or three or more may be configured in parallel.
(変形例3)
 上述した実施の形態では、交流端子導体8と直流端子導体6,7は、矩形である第1絶縁部31の対向する辺から突出した。しかし交流端子導体8と直流端子導体6,7は、矩形である第1絶縁部31の隣接する辺から突出してもよい。すなわち交流端子導体8と直流端子導体6,7は、同一の辺から突出しなければよい。
(Modification 3)
In the above-described embodiment, the AC terminal conductor 8 and the DC terminal conductors 6 and 7 protrude from the opposing sides of the first insulating portion 31 that is rectangular. However, the AC terminal conductor 8 and the DC terminal conductors 6 and 7 may protrude from adjacent sides of the first insulating portion 31 that is rectangular. That is, the AC terminal conductor 8 and the DC terminal conductors 6 and 7 do not have to protrude from the same side.
 上述した実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 The embodiments and modifications described above may be combined. Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other embodiments conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.
5c 半田ボール(第1調整部材、第2調整部材)
6 正極側の直流端子導体
7 負極側の直流端子導体
8 交流端子導体
10 半導体素子
21 第1導体部
22 第2導体部
31 第1絶縁部
32 第2絶縁部
41 第1放熱ベース
41F 第1フィン
42 第2放熱ベース
42F 第2フィン
43 インバータ回路部
46 下基板
47 上基板
300 パワー半導体装置
800 インバータ回路
5c Solder balls (first adjusting member, second adjusting member)
6 DC terminal conductor 7 on the positive electrode side 7 DC terminal conductor 8 on the negative electrode side AC terminal conductor 10 Semiconductor element 21 1st conductor part 22 2nd conductor part 31 1st insulation part 32 2nd insulation part 41 1st heat dissipation base 41F 1st fin 42 Second heat dissipation base 42F Second fin 43 Inverter circuit section 46 Lower substrate 47 Upper substrate 300 Power semiconductor device 800 Inverter circuit

Claims (6)

  1.  導体である第1導体部と、
     前記第1導体部とは異なる導体である第2導体部と、
     前記第1導体部に実装されかつインバータ回路の上アームを構成する第1半導体素子と、
     前記第1導体部に実装されかつ前記インバータ回路の下アームを構成する第2半導体素子と、
     前記上アームおよび前記下アームに交流電流を伝達する交流端子導体と、を備え、
     前記交流端子導体の一部は、前記第1導体部と前記第2導体部の間の空間に配置されかつ当該第1導体部と当該第2導体部との間の電流伝達路となるパワー半導体装置。
    A first conductor portion that is a conductor;
    A second conductor portion that is a different conductor from the first conductor portion;
    A first semiconductor element mounted on the first conductor portion and constituting an upper arm of an inverter circuit;
    A second semiconductor element mounted on the first conductor portion and constituting a lower arm of the inverter circuit;
    An AC terminal conductor that transmits an AC current to the upper arm and the lower arm, and
    A part of the AC terminal conductor is disposed in a space between the first conductor part and the second conductor part, and serves as a current transmission path between the first conductor part and the second conductor part. apparatus.
  2.  請求項1に記載されたパワー半導体装置において、
     前記第1導体部と接続される第1絶縁部と、
     前記第2導体部と接続されかつ前記第1絶縁部と対向する第2絶縁部と、をさらに備え、
     前記交流端子導体の一部は、前記第1絶縁部と前記第2絶縁部の間の空間に配置されるパワー半導体装置。
    The power semiconductor device according to claim 1,
    A first insulating part connected to the first conductor part;
    A second insulating part connected to the second conductor part and facing the first insulating part; and
    A part of the AC terminal conductor is a power semiconductor device disposed in a space between the first insulating portion and the second insulating portion.
  3.  請求項2に記載のパワー半導体装置において、
     直流電流を伝達する直流端子導体をさらに備え、
     前記第1絶縁部は、矩形状を為し、
     前記直流端子導体の一部は、前記第1絶縁部と前記第2絶縁部の間の空間に配置され、
     前記交流端子導体は、前記第1絶縁部の前記矩形状の一辺側から突出し、
     前記直流端子導体は、前記第1絶縁部の前記矩形状の前記一辺とは異なる他辺側から突出するパワー半導体装置。
    The power semiconductor device according to claim 2,
    A DC terminal conductor for transmitting a DC current;
    The first insulating portion has a rectangular shape,
    A portion of the DC terminal conductor is disposed in a space between the first insulating portion and the second insulating portion,
    The AC terminal conductor protrudes from one side of the rectangular shape of the first insulating portion,
    The direct current terminal conductor is a power semiconductor device protruding from the other side of the first insulating portion different from the one side of the rectangular shape.
  4.  請求項3に記載のパワー半導体装置において、
     前記交流端子導体の一部と前記第1導体部及び前記第2導体部と接続する半田材と、
     前記交流端子導体の一部に接触され、前記第1絶縁部と前記第2絶縁部の配列方向における当該交流端子導体の一部の位置を調整する第1調整部材と、
     前記直流端子導体の一部に接触され、前記第1絶縁部と前記第2絶縁部の配列方向における当該直流端子導体の一部の位置を調整する第2調整部材と、をさらに備えるパワー半導体装置。
    The power semiconductor device according to claim 3,
    A solder material connected to a part of the AC terminal conductor and the first conductor part and the second conductor part;
    A first adjusting member that is in contact with a part of the AC terminal conductor and adjusts the position of a part of the AC terminal conductor in the arrangement direction of the first insulating part and the second insulating part;
    A power semiconductor device further comprising: a second adjustment member that is in contact with a part of the DC terminal conductor and adjusts a position of a part of the DC terminal conductor in an arrangement direction of the first insulating part and the second insulating part. .
  5.  請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のパワー半導体装置において、
     前記交流端子導体の一部を挟むように形成される第1放熱ベースおよび第2放熱ベースをさらに備えるパワー半導体装置。
    In the power semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
    A power semiconductor device further comprising a first heat radiating base and a second heat radiating base formed so as to sandwich a part of the AC terminal conductor.
  6.  請求項5に記載のパワー半導体装置において、
     前記第1放熱ベースおよび前記第2放熱ベースの少なくとも一方はフィンを形成し、
     前記第1放熱ベースおよび前記第2放熱ベースの配列方向から見た場合に、前記フィンは、前記交流端子導体の一部と重なる位置に形成されるパワー半導体装置。
    The power semiconductor device according to claim 5,
    At least one of the first heat dissipation base and the second heat dissipation base forms a fin,
    The power semiconductor device, wherein the fin is formed at a position overlapping with a part of the AC terminal conductor when viewed from an arrangement direction of the first heat dissipation base and the second heat dissipation base.
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