半导体模块以及功率转换器制造技术

本发明专利技术涉及一种半导体模块，通过有效地抑制汇流条的布线电感，降低因布线电感引起的浪涌电压。本发明专利技术所涉及的半导体模块具有由串联连接的第一半导体元件(103a)和第二半导体元件(103b)构成的开关电路，设置有连接第一半导体元件(103a)的正极侧的第一汇流条(201)、连接第二半导体元件(103b)的负极侧的第二汇流条(202)、以及连接第一半导体元件(103a)的负极侧和第二半导体元件(103b)的正极侧的第三汇流条(203)，在第一汇流条(201)、第二汇流条(202)和第三汇流条(203)沿同一方向延伸的同时，第二汇流条(202)以夹持第三汇流条(203)和第一汇流条(201)的方式配置。第一汇流条(201)的方式配置。第一汇流条(201)的方式配置。

【技术实现步骤摘要】
半导体模块以及功率转换器


[0001]本申请涉及一种半导体模块以及具备该半导体模块的功率转换器。

技术介绍

[0002]在功率转换器中，要求功率密度高、功率损失小的功率转换器，逐步推进提供功率的IGBT(INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR：绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET(METAL
‑
OXIDE
‑
SEMICONDUCTORFIELD
‑
EFFECTRANSISTOR：金属氧化物半导体场效应晶体管)等开关元件的大电流化、高电压化和高速开关化。由此，逐步推进开关元件的大电流化、高电压化以及高速开关化时，开关时产生的浪涌电压增大。由此，开关元件的开关损耗及发热增加。为了抑制发热，考虑具备高散热构件，但成本提高或装置的大型化不可避免。
[0003]因开关元件的开关引起的浪涌电压的大小取决于与开关元件电连接的汇流条等布线电感的大小。在该布线电感较大的情况下，浪涌电压变大。为了降低布线电感，有效的手段是缩短汇流条，或者使电流在相互相反的方向上流动以便能够抵消一对汇流条的产生磁通。
[0004]以往，在串联连接上臂和下臂的开关元件的半导体模块中的汇流条中，具有连接上臂的开关元件的正极侧的正极输入汇流条、连接下臂的开关元件的负极侧的负极输入汇流条、以及连接上臂的开关元件的负极侧和下臂的开关元件的正极侧的输出汇流条，将正极输入汇流条和负极输入汇流条平行地配置于相同高度，并且使输出汇流条相对于正极输入汇流条以及负极输入汇流条正交地配置。然后，通过利用输出汇流条连接上臂和下臂的开关元件，不使用相对于正极输入汇流条及负极输入汇流条为垂直方向的布线而紧凑地构成模块，从而抑制布线电感的增加。而且，由于平行配置的正极输入汇流条和负极输入汇流条在相互相反的方向上流过电流，因此产生磁通被抵消，电感变小(参照专利文献1)。现有技术文献专利文献
[0005]专利文献1：日本专利第3793407号

技术实现思路

专利技术所要解决的技术问题
[0006]在上述专利文献1的功率转换器中，使汇流条的布线尽量紧凑，通过将一对正极输入汇流条和负极输入汇流条相互平行地配置，降低电感。但是，由于在相对于一对正极输入汇流条及负极输入汇流条正交地配置在其间的输出汇流条部上设有与模块壳体的紧固部，因此，输出汇流条变长，需要增大正极输入汇流条与负极输入汇流条的距离。因此，仅通过一对汇流条间的磁通的消除效果，不能充分降低电感。此外，在输出汇流条中，电流在与正极输入汇流条和负极输入汇流条正交的方向上流动，因此，在输出汇流条和正极输入汇流条、以及输出汇流条和负极输入汇流条之间，产生的磁通不相互抵消。因此，输出汇流条中
的布线电感不能降低，在半导体模块整体中，不能实现电感的降低。
[0007]本申请公开了用于解决上述问题的技术，其目的在于提供一种能够有效地抑制汇流条的布线电感的半导体模块以及功率转换器。用于解决技术问题的技术手段
[0008]本申请所公开的半导体模块具有由串联连接的第一半导体元件和第二半导体元件构成的开关电路，设置有第一汇流条、第二汇流条和第三汇流条，所述第一汇流条连接至所述第一半导体元件的正极侧，所述第二汇流条连接至所述第二半导体元件的负极侧，所述第三汇流条连接至所述第一半导体元件的负极侧和所述第二半导体元件的正极侧，在所述第一汇流条、所述第二汇流条和所述第三汇流条沿同一方向延伸的同时，所述第一汇流条和所述第二汇流条中任意一方的汇流条以夹持所述第三汇流条及所述第一汇流条和所述第二汇流条中的另外一方的汇流条的方式配置。
[0009]本申请公开的功率转换器具有用于对施加到半导体模块的直流电压进行滤波的滤波电容器，第一汇流条具有用于与所述滤波电容器的正极侧布线连接的第一端子部，第二汇流条具有用于与所述滤波电容器的负极侧布线连接的第二端子部，所述第一端子部和所述第二端子部向同一方向突出。专利技术效果
[0010]根据本申请公开的半导体模块及功率转换器，能够有效地抑制汇流条的布线电感。
附图说明
[0011]图1是表示实施方式1所涉及的具备半导体模块的功率转换装置的电路图。图2是表示三相逆变器电路中的U相臂的开关动作的电路图。图3是表示实施方式1所涉及的半导体模块的俯视剖视图。图4是图3中的A－A线剖视图。图5是表示实施方式1所涉及的半导体模块的俯视剖视图。图6是图5中的B
‑
B线剖视图。图7是表示在图3所示的半导体模块的结构上连接滤波电容器的状态的俯视剖视图。图8是图7中的C
‑
C线剖视图。图9是表示实施方式1所涉及的半导体模块的俯视剖视图。图10是表示半导体模块的汇流条的形状的简化俯视图。图11是表示通过分析计算了自感和合成电感的比率的关系而得的结果的曲线图。图12是表示实施方式2所涉及的半导体模块的俯视剖视图。图13是表示实施方式2所涉及的半导体模块的俯视剖视图。图14是实施方式2所涉及的半导体模块的等效电路图。
具体实施方式
[0012]实施方式1本实施方式涉及具有汇流条的半导体模块和具备该半导体模块的功率转换器。图1是表示实施方式1所涉及的具备半导体模块的功率变换装置的电路图，是表示对三相交流电动机进行驱动的三相逆变器电路的结构图。本实施方式所涉及的功率转换装置具有直流电源101和三相交流电动机106。然后，直流电源101与用于对施加于半导体模块的直流电压进行滤波的滤波电容器102连接，在滤波电容器102的后级，连接由串联连接有开关元件103a、103b的U相臂103、串联连接有开关元件104a、104b的V相臂104、串联连接有开关元件105a、105b的W相臂105构成的三相逆变器电路。在该三相逆变器电路的后级连接有三相交流电动机106。然后，按照规定的顺序导通、关断控制各相臂103～105的开关元件103a～105b，生成三相的交流电流，并驱动三相交流电动机106。
[0013]开关元件103a～105b例如由MOSFET(METAL
‑
OXIDE
‑
SEMICONDUCTORFIELD
‑
EFFECTRANSISTOR：金属氧化物半导体场效应晶体管)构成。开关元件103a～105b可以使用由反并联连接有二极管的IGBT(INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR：绝缘栅双极型晶体管)等自消弧型半导体开关元件、SiC(SILICON CARBIDE：碳化硅)或GaN(GALLIUM NITRIDE：氮化镓)等构成的宽带隙半导体。在本实施方式中，对使用MOSFET作为开关元件103a～105b的情况进行说明。
[0014]另外，U相臂103、V相臂104、W相臂105例如由将上臂和下臂的开关元件和汇流条通过树脂模塑一体化而成的2合1结构的半导体模块构成。另外，也可以由将三相的上臂和下臂的所有开关元件通过树脂模塑一体化而成的6合1结构的半导体模块构成。在本实施方式中，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体模块，其特征在于，具有由串联连接的第一半导体元件和第二半导体元件构成的开关电路，设置有第一汇流条、第二汇流条和第三汇流条，所述第一汇流条连接至所述第一半导体元件的正极侧，所述第二汇流条连接至所述第二半导体元件的负极侧，所述第三汇流条连接至所述第一半导体元件的负极侧和所述第二半导体元件的正极侧，在所述第一汇流条、所述第二汇流条和所述第三汇流条沿同一方向上延伸的同时，所述第一汇流条和所述第二汇流条中任意一方的汇流条以夹持所述第三汇流条及所述第一汇流条和所述第二汇流条中的另外一方的汇流条的方式配置。2.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，所述第二汇流条配置为分成两条分支，在以分支为两条的方式配置的所述第二汇流条之间配置所述第一汇流条及所述第三汇流条。3.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，所述第一汇流条由两根汇流条构成，在两根所述第一汇流条之间配置所述第二汇流条及所述第三汇流条。4.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，构成第一半导体模块和第二半导体模块，该第一半导体模块中，所述第二汇流条以分支为两条的方式配置，在以分支为两条的方式配置的所述第二汇流条之间配置所述第一汇流条及所述第三汇流条，该第二半导体模块中，所述第一汇流条由两根汇流条构成...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤原哲郎，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：