[發明專利]電力用半導體模塊以及電力變換裝置

有效

• 申請號: 201380011905.2
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN104205330B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 大開美子;中山靖;宮崎裕二;中武浩
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L25/18;H02M7/48
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 于麗

技術領域

本發明涉及要求小型化的逆變器等電力變換裝置中使用的電力用半導體模塊的小型化·低電感化技術。

背景技術

在逆變器等電力變換裝置中使用的絕緣型的電力用半導體模塊中，在作為散熱板的金屬板中隔著絕緣層形成布線圖案，在其上設置有進行開關動作的電力用半導體元件。該電力用半導體元件與外部端子連接，用樹脂密封。在以大電流、高電壓進行開關動作的電力變換裝置中，由于電力用半導體元件成為OFF(斷開)時的電流的時間變化率di/dt和電力變換裝置中包含的布線電感L，產生浪涌電壓(ΔV＝L·di/dt)，該浪涌電壓被施加到電力用半導體元件。如果布線電感L變大，則產生超過電力用半導體元件的耐壓的浪涌電壓，有時成為電力用半導體元件的破壞的原因。因此，作為電力變換裝置，要求低電感化，在電力用半導體模塊中也要求低電感化。

但是，作為電力用變換裝置，為了滿足必要的電流容量，選定與其相稱的電力用半導體模塊、或者如果沒有相稱的電力用半導體模塊則進行電力用半導體模塊的并聯使用。但是，在將電力用半導體模塊并聯使用的情況下，為了確保絕緣距離，需要隔開模塊間隔，存在占用面積(footprint)增加這樣的缺點。為了解決該缺點，有在同一封裝內并聯地配置多個電力用半導體元件的例子(例如，參照專利文獻1)。如專利文獻1那樣，即使為了與外部電路連接而具備多個外部端子，如果在同一封裝內并聯地配置了多個的多個電力用半導體元件的端子彼此在封裝內一并地連接到外部端子，則幾乎沒有電感的降低效果，電流容量增加，并且OFF時的di/dt增加，所以很有可能浪涌電壓增大，電力用半導體元件破壞。

另外，開發了如下的電力用半導體模塊：與專利文獻1同樣地，在同一封裝內并聯地配置多個電力用半導體元件，具備多個外部端子，多個電力用半導體元件的端子分別在封裝內連接到外部端子(例如，參照專利文獻2)。進而，在專利文獻2中，將用于流過主電流的外部端子的配置上下層疊，以抵消主電流產生的磁通的方式，配置引線鍵合，實現低電感化。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第3519227號公報(第3頁、第2、6圖)

專利文獻2：日本專利第3798184號公報(第6頁、第8圖)

發明內容

發明所要解決的技術問題

在專利文獻2那樣的以往的電力用半導體模塊中，在外裝殼體的相向的邊上分別離開地配置作為通過外部匯流條并聯連接的正極的兩個D1端子，同樣地，在外裝殼體的相向的邊上分別離開地配置作為通過外部匯流條并聯連接的負極的兩個S2端子。因此，存在如下的問題：有外部匯流條的電感變大、浪涌電壓變大的危險。另外，還存在如下的問題：作為正極的D1端子和作為負極的S2端子被離開地配置，伴隨外部匯流條的電感變大，在正極側的并聯電路與負極側的并聯電路之間，電感易于產生偏差，以此為原因而在電力用半導體元件流過的電流產生失衡，有對電力用半導體模塊的功率循環壽命造成影響的危險。

進而，在專利文獻2中，特征在于：在D1端子與S2端子之間配置了S1/D2端子，D1端子和S2端子離開。在一般經常使用在同一封裝內構成了上下分支的電力用半導體模塊的2電平電力變換電路中，在專利文獻2記載的電力用半導體模塊中，還存在如下的問題：有從正極通過負極的轉流環的布線電感大，浪涌電壓變大，電力用半導體元件破壞的危險。另外，在專利文獻2中，層疊外部端子，降低了布線電感。但是，為了層疊外部端子，需要確保絕緣，還存在有外裝殼體成為插入殼體而復雜化等成本增大的危險這樣的問題。

進而，在向具有接合區域的外部端子引線鍵合的情況下，由于向外部端子的外裝殼體的安裝強度不足，產生在引線接合時不易傳遞力，強度變弱的風險。在該情況下，如果在引線鍵合中流過大電流，則接合部的電阻大，所以還存在有發熱大、引線鍵合易于脫落、電力用半導體模塊的功率循環壽命變短的危險這樣的問題。另外，在專利文獻2中，還存在如下的問題：在上下分支中功率半導體元件的表面和背面的正極·負極不一致，需要兩種功率半導體元件，功率半導體元件的成本增大。

本發明是為了解決上述那樣的課題而完成的，不會增大成本，而降低電力用半導體模塊的電感，進而提高電力用半導體模塊的可靠性。

解決技術問題的技術方案