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公開番号2025086238
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-06
出願番号2023200163
出願日2023-11-27
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社日立製作所,Astemo株式会社
代理人弁理士法人サンネクスト国際特許事務所
主分類H01L 25/07 20060101AFI20250530BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】サイズ低減、絶縁距離の確保、インダクタンスの低減、はんだ接合部の信頼性向上を実現した電力変換装置を提供する。
【解決手段】
電力変換装置は、半導体素子を有し、上下アーム回路をそれぞれ構成する半導体パッケージと、配線層を有し、前記配線層と前記半導体パッケージの一方の面とを電気的に接続する配線基板と、を備え、前記半導体パッケージは、前記半導体素子の一方の面に形成される主電極および前記上下アーム回路の高電位側に接続される第1導体と、前記半導体素子の他方の面に形成される主電極および前記上下アーム回路の低電位側に接続される第2導体と、を有し、前記配線基板と前記半導体パッケージは、前記低電位側に接続される前記第2導体が前記配線層と接続することで、前記上下アーム回路を含んだインバータ主回路の導電経路を形成する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
半導体素子を有し、上下アーム回路をそれぞれ構成する半導体パッケージと、
配線層を有し、前記配線層と前記半導体パッケージの一方の面とを電気的に接続する配線基板と、を備え、
前記半導体パッケージは、前記半導体素子の一方の面に形成される主電極および前記上下アーム回路の高電位側に接続される第１導体と、前記半導体素子の他方の面に形成される主電極および前記上下アーム回路の低電位側に接続される第２導体と、を有し、
前記配線基板と前記半導体パッケージは、前記低電位側に接続される前記第２導体が前記配線層と接続することで、前記上下アーム回路を含んだインバータ主回路の導電経路を形成する
電力変換装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載された電力変換装置であって、
前記半導体パッケージは、前記第１導体と電気的に接続される高電位側端子と、前記第１導体と前記第２導体と前記半導体素子と前記高電位側端子とを封止する封止部材と、を有し、
前記高電位側端子は、前記封止部材において前記第２導体の露出面が設けられる面とは異なる面から前記封止部材の外部に突出している
電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載された電力変換装置であって、
前記高電位側端子は、平面方向において互いに隣接する複数の端子を含む
電力変換装置。
【請求項４】
請求項１に記載された電力変換装置であって、
前記配線基板は、前記第２導体と接続する部分において、板厚方向に第１スルーホールを有し、
前記第２導体は、前記第１スルーホールを介して前記配線基板の各配線層と電気的かつ熱的に接続している
電力変換装置。
【請求項５】
請求項１に記載された電力変換装置であって、
前記配線基板は、絶縁性の放熱部材を介して第１冷却器と熱的に接続する
電力変換装置。
【請求項６】
請求項５に記載された電力変換装置であって、
前記半導体パッケージは、前記絶縁性の放熱部材を介して第２冷却器と熱的に接続する
電力変換装置。
【請求項７】
請求項６に記載された電力変換装置であって、
前記第２冷却器は、前記半導体パッケージにおける前記上下アーム回路それぞれに対応して設けられる冷却フィンを有する
電力変換装置。
【請求項８】
請求項４に記載された電力変換装置であって、
前記配線基板は、前記第２導体と接続する部分において、積層方向において前記半導体素子が設けられる位置と同じ位置に、前記第１スルーホールよりも大きい径を有する第２スルーホールを有し、
前記第２スルーホールは、内部が熱伝導性部材で充填されている
電力変換装置。
【請求項９】
請求項１に記載された電力変換装置であって、
前記配線基板は、前記第２導体と接続する部分において、積層方向において前記半導体素子が設けられる位置と同じ位置に、板厚方向に挿通して設けられる熱伝導性の導体部材を有する
電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
インバータの構造には、例えば、半導体モジュールから突出する端子を積層方向に曲げる構造が採用される場合、端子と配線基板のはんだ接合部の応力を緩和してはんだ接合部の信頼性を確保できる利点がある。下記の特許文献１では、上記の構造を有するインバータにおいて、複数の半導体パッケージを同時にモールド封止して、信頼性の向上と歩留まり向上を実現している構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５３７０３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の構造では、はんだ接合部の信頼性が確保できるが、半導体モジュールのサイズが拡大する課題が生じる。また、これと同時に端子間の絶縁距離を確保する課題も解決する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
電力変換装置は、半導体素子を有し、上下アーム回路をそれぞれ構成する半導体パッケージと、配線層を有し、前記配線層と前記半導体パッケージの一方の面とを電気的に接続する配線基板と、を備え、前記半導体パッケージは、前記半導体素子の一方の面に形成される主電極および前記上下アーム回路の高電位側に接続される第１導体と、前記半導体素子の他方の面に形成される主電極および前記上下アーム回路の低電位側に接続される第２導体と、を有し、前記配線基板と前記半導体パッケージは、前記低電位側に接続される前記第２導体が前記配線層と接続することで、前記上下アーム回路を含んだインバータ主回路の導電経路を形成する。
【発明の効果】
【０００６】
サイズ低減、絶縁距離の確保、インダクタンスの低減、はんだ接合部の信頼性向上を実現した電力変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る、電力変換装置における半導体パッケージと配線基板の接続構造を示す断面図と上下アーム回路を示す電力回路図
本発明の一実施形態に係る、第１導体側で設けられる端子の構成を示す平面図
本発明の一実施形態に係る、配線基板に冷却器を接続した構成を示す断面図
本発明の一実施形態に係る、両面冷却構造を示す断面図
第１変形例
第２変形例
第３変形例
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。
【０００９】
図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
【００１０】
（本発明の一実施形態および全体構成）
（図１、図２）
図１（ａ）は配線基板に搭載される半導体パッケージを表す図、図１（ｂ）は図１（ａ）の上下アーム回路の電力回路図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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