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公開番号2025110920
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-30
出願番号2024004953
出願日2024-01-17
発明の名称電力用半導体装置
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 25/07 20060101AFI20250723BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体モジュールの主電極端子の端子幅を広げることで電流容量を確保し、端子部での発熱を抑制した電力用半導体装置を提供する。
【解決手段】複数の半導体モジュールと、個々の半導体モジュールの第1の主電極端子および第2の主電極端子とそれぞれ電気的に接続される、第1のバスバーおよび第2のバスバーと、を備え、複数の半導体モジュールは、互いに厚み方向である第1の方向において重なり合うことなく配列され、第1および第2の主電極端子は、半導体モジュールの1つの側面から突出し、複数の半導体モジュールの配列方向である第2の方向において、互いに間隔を開けて隣り合って配置され、第1および第2の主電極端子の間に絶縁媒体が介挿されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の半導体モジュールと、
前記複数の半導体モジュールの個々の半導体モジュールの第１の主電極端子および第２の主電極端子とそれぞれ電気的に接続される、第１のバスバーおよび第２のバスバーと、を備え、
前記複数の半導体モジュールは、互いに厚み方向である第１の方向において重なり合うことなく配列され、
前記第１および第２の主電極端子は、
前記半導体モジュールの１つの側面から突出し、前記複数の半導体モジュールの配列方向である第２の方向において、互いに間隔を開けて隣り合って配置され、前記第１および第２の主電極端子の間には絶縁媒体が介挿される、電力用半導体装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記絶縁媒体は、
前記第１および第２の主電極端子の前記第２の方向において前記第１および第２の主電極端子の間に介挿される、請求項１記載の電力用半導体装置。
【請求項３】
前記絶縁媒体は、
シート状の絶縁材で構成される、請求項２記載の電力用半導体装置。
【請求項４】
前記絶縁媒体は、
中空の筒状の絶縁材で構成される、請求項２記載の電力用半導体装置。
【請求項５】
前記第１および第２の主電極端子は、
前記１つの側面において、前記半導体モジュールの前記第１の方向に段差を有するように互いに異なる位置に配置され、
前記絶縁媒体は、
前記第１および第２の主電極端子の前記段差の間に渡り前記第２の方向に延在するように介挿される、請求項１記載の電力用半導体装置。
【請求項６】
前記半導体モジュールは、
前記の１つの側面から突出する複数の制御端子を有し、
前記複数の制御端子は、
前記第２の方向において前記第１および第２の主電極端子と異なる位置にそれぞれ配置され、かつ、前記第１の方向において、何れも前記第１および第２の主電極端子の一方と同じ位置に配置され、
前記絶縁媒体は、
前記複数の制御端子も覆うように前記第２の方向に延在する、請求項５記載の電力用半導体装置。
【請求項７】
前記第１および第２の主電極端子は、
前記１つの側面において、前記半導体モジュールの前記第１の方向において同じ位置に配置され、
前記絶縁媒体は、
前記第１の主電極端子と前記第２の主電極端子との間に前記第１の方向に段差を有するように屈曲部を有して前記第２の方向に延在するように介挿される、請求項１記載の電力用半導体装置。
【請求項８】
前記第１のバスバーは、
前記第１の主電極端子に接続される第１のバスバー端子を有し、
前記第２のバスバーは、
前記第２の主電極端子に接続される第２のバスバー端子を有し、
前記第１のバスバー端子は、
前記第１の主電極端子を包み込むように前記第１の主電極端子に接続され、
前記第２のバスバー端子は、
前記第２の主電極端子を包み込むように前記第２の主電極端子に接続され、
前記絶縁媒体は、
前記第１および第２の主電極端子の前記第２の方向において、それぞれ前記第１および第２のバスバー端子で包まれた前記第１および第２の主電極端子の間に介挿される、請求項１記載の電力用半導体装置。
【請求項９】
前記第１および第２のバスバーは、前記第１の方向に互いに間を開けて対向して配置され、
前記第１のバスバーと前記第２のバスバーとの間に絶縁体シートが配置され、
前記絶縁媒体は、
前記絶縁体シートの一部を延在させて形成される、請求項５から請求項８の何れか１項に記載の電力用半導体装置。
【請求項１０】
複数の半導体モジュールと、
前記複数の半導体モジュールの個々の半導体モジュールの第１の主電極端子および第２の主電極端子とそれぞれ電気的に接続される、第１のバスバーおよび第２のバスバーと、を備え、
前記複数の半導体モジュールは、互いに厚み方向である第１の方向において重なり合うことなく配列され、
前記第１のバスバーは、
前記第１の主電極端子に接続される第１のバスバー端子を有し、
前記第２のバスバーは、
前記第２の主電極端子に接続される第２のバスバー端子を有し、
前記第１および第２の主電極端子は、
前記複数の半導体モジュールの配列方向である第２の方向において、互いに間隔を開けて隣り合って配置され、
前記第１の主電極端子は、前記半導体モジュールの１つの側面から突出し、
前記第２の主電極端子は、先端部分を除いて前記半導体モジュールを構成するモールド樹脂で覆われ、
前記第１のバスバー端子は、
前記第１の主電極端子の突出部分を覆うように接続される長さに形成され、
前記第２のバスバー端子は、
前記第２の主電極端子の前記先端部分を覆うように接続される長さに形成される、電力用半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は電力用半導体装置に関し、特に、半導体モジュールの電流容量を確保し、端子部での発熱を抑制した電力用半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）モジュール、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）およびＴＰＭ（Transfer-molded Power Module）に代表される電力用半導体モジュールにおいては、大電流が流れ、高電圧が印加される主電極端子およびスイッチングデバイスのオン、オフを制御する制御端子を有しており、制御端子は外部コネクタと接続され、外部からの制御信号により電力用半導体モジュールのスイッチングを制御する。
【０００３】
隣り合う主電極端子のＰ端子およびＮ端子は、それぞれラミネートされたバスバーに接続され、さらにバスバーはコンデンサバンクに接続される。また、モジュールの底面はフィン等の放熱機構に接触するように配置される。
【０００４】
主電極端子には大電流が流れるため、温度上昇が課題となっている。また、主電極端子には、高電圧が印加されるため、安全のために端子間の空間絶縁距離を確保する必要があり、端子幅を広げることが困難であった。
【０００５】
特許文献１に開示される電力変換装置においては、バスバーに接続される主電極端子間に絶縁部材を配置することで、主電極端子を重ねて配置することにより主電極端子間を狭くしても、主電極端子間の電気的な絶縁を保ちながら電力変換装置を小型化する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１８－６７９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示される電力変換装置は、主電極端子の配列方向と半導体モジュールの積層方向が同じであり、主電極端子間に配置される絶縁部材の配置に制限があり、端子幅を広くすることが困難であった。
【０００８】
本開示は上記のような問題を解決するためになされたものであり、半導体モジュールの主電極端子の端子幅を広げることで電流容量を確保し、端子部での発熱を抑制した電力用半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係る電力用半導体装置は、複数の半導体モジュールと、前記複数の半導体モジュールの個々の半導体モジュールの第１の主電極端子および第２の主電極端子とそれぞれ電気的に接続される、第１のバスバーおよび第２のバスバーと、を備え、前記複数の半導体モジュールは、互いに厚み方向である第１の方向において重なり合うことなく配列され、前記第１および第２の主電極端子は、前記半導体モジュールの１つの側面から突出し、前記複数の半導体モジュールの配列方向である第２の方向において、互いに間隔を開けて隣り合って配置され、前記第１および第２の主電極端子の間には絶縁媒体が介挿される。
【発明の効果】
【００１０】
本開示に係る電力用半導体装置によれば、第１の主電極端子と第２の主電極端子との間に、絶縁媒体を介挿することで、空間絶縁距離を短くすることが可能となり、第１および第２の主電極端子の第２の方向の長さである電極幅を拡大することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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