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JP6537246B2 - Power module and power unit - Google Patents

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JP6537246B2
JP6537246B2 JP2014211621A JP2014211621A JP6537246B2 JP 6537246 B2 JP6537246 B2 JP 6537246B2 JP 2014211621 A JP2014211621 A JP 2014211621A JP 2014211621 A JP2014211621 A JP 2014211621A JP 6537246 B2 JP6537246 B2 JP 6537246B2
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Description

本発明は、パワーモジュール及びパワーユニットに関する。   The present invention relates to a power module and a power unit.

従来、特許文献1にも記載されるように、P電極とN電極と間にMOS−FET、IGBTなどの2組の半導体スイッチ素子が直列に接続され、同2組の半導体スイッチ素子同士の接続点をAC電極としたブリッジ回路がDC−ACインバータ等に用いられている。よく知られるように、モータ制御系の多相出力インバータとして、このブリッジ回路を複数相分有した回路が構成される。
特許文献1に記載のパワーユニットにあっては、交流モータの端面に配置するために、複数のパワーモジュールを円環状の配置スペースに放射状に配置する。
Conventionally, as described also in Patent Document 1, two sets of semiconductor switch elements such as MOS-FET and IGBT are connected in series between the P electrode and the N electrode, and the two sets of semiconductor switch elements are connected to each other The bridge circuit which made the point an AC electrode is used for a DC-AC inverter etc. As well known, as a multiphase output inverter of a motor control system, a circuit having a plurality of phases of the bridge circuit is configured.
In the power unit described in Patent Document 1, a plurality of power modules are radially arranged in an annular arrangement space in order to be arranged on the end face of the AC motor.

特許第4708951号公報Patent No. 4708951

しかしながら、特許文献1に記載のパワーモジュールにあっては、P電極端子及びN電極端子とAC電極端子は反対側(対辺)に配置され、上アーム側の半導体スイッチング素子の信号端子と下アーム側の半導体スイッチング素子の信号端子も、反対側(対辺)に配置され、端子が配置される一組の対辺である辺々の長さが等しくなり、矩形状に構成されている。
図8に示すように、矩形状のパワーモジュール100を、円環状の配置スペースに複数配置すると、無駄なスペース101が生じ、スペース効率が悪化するという問題がある。 無駄なスペース101が生じている分だけ、円環状の配置スペースの外径102が大きくならざるを得ず、徒にパワーユニットを大型化させてしまうという問題がある。
However, in the power module described in Patent Document 1, the P electrode terminal and the N electrode terminal and the AC electrode terminal are disposed on the opposite side (opposite side), and the signal terminal of the semiconductor switching element on the upper arm side and the lower arm side The signal terminals of the semiconductor switching device are also disposed on the opposite side (opposite side), and the lengths of the sides that are opposite sides of the pair on which the terminals are disposed are equal and are configured in a rectangular shape.
As shown in FIG. 8, when a plurality of rectangular power modules 100 are arranged in the annular arrangement space, there is a problem that useless space 101 is generated and the space efficiency is deteriorated. There is a problem that the outer diameter 102 of the annular arrangement space must be increased by the amount of the useless space 101, and the size of the power unit is increased.

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、円環状の配置スペースにスペース効率よく複数を配置することができるパワーモジュールを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide a power module capable of arranging a plurality of elements in an annular arrangement space in a space efficient manner.

以上の課題を解決するための請求項1記載の発明は、P電極とN電極と間に2組の半導体スイッチ素子が直列に接続され、同2組の半導体スイッチ素子同士の接続点をAC電極としたブリッジが一の回路基板上に1又は複数構成されたパワーモジュールであって、
前記半導体スイッチ素子のそれぞれに対し並列に接続するフリーホイールダイオードが前記回路基板上に搭載され、
前記回路基板は、幅が異なる相対する端部を有し、そのうち比較的幅広の端部にP電極端子、N電極端子及びAC電極端子が配設され、比較的幅狭の端部に前記2組の半導体スイッチ素子に接続するための信号端子が配設され、
前記回路基板の外形は、前記比較的幅狭の端部で幅方向に延在する直線状の辺を形成し、
前記複数の信号端子が前記辺に沿って配設されてなるパワーモジュールである。
The invention according to claim 1 for solving the above problems is characterized in that two sets of semiconductor switch elements are connected in series between the P electrode and the N electrode, and the connection point between the two sets of semiconductor switch elements is an AC electrode. Power modules in which one or more bridges are configured on one circuit board,
A free wheeling diode connected in parallel to each of the semiconductor switch elements mounted on the circuit board;
The circuit board has opposite ends different in width, and P electrode terminal, N electrode terminal and AC electrode terminal are disposed at relatively wide ends, and the two at the relatively narrow ends. Signal terminals for connection to the set of semiconductor switch elements are provided;
The outer shape of the circuit board forms a straight side extending in the width direction at the relatively narrow end;
It is a power module in which the plurality of signal terminals are disposed along the side.

請求項2記載の発明は、前記P電極と前記信号端子との間に、カソード電極が前記P電極と等電位になるように接続するダイオードが前記回路基板上に搭載された請求項1に記載のパワーモジュールである。   The invention according to claim 2 is the diode according to claim 1, wherein a diode connected between the P electrode and the signal terminal such that a cathode electrode is equipotential with the P electrode is mounted on the circuit board. Power module.

請求項3記載の発明は、前記AC電極端子は、前記P電極端子と前記N電極端子の間に配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のパワーモジュールである。   The invention according to claim 3 is the power module according to claim 1 or 2, wherein the AC electrode terminal is disposed between the P electrode terminal and the N electrode terminal.

請求項4記載の発明は、前記回路基板を平面視して、前記AC電極端子の中心位置は、前記P電極端子の中心位置と前記N電極端子の中心位置とを結ぶ直線より、外側に配置されている請求項3に記載のパワーモジュールである。   The invention according to claim 4 places the center position of the AC electrode terminal outside the straight line connecting the center position of the P electrode terminal and the center position of the N electrode terminal in plan view of the circuit board. It is a power module according to claim 3.

請求項5記載の発明は、前記回路基板を平面視して、前記AC電極端子の長手方向、前記P電極端子の長手方向、及び前記N電極端子の長手方向が同一方向である請求項4に記載のパワーモジュールである。   The invention according to claim 5 is that, in a plan view of the circuit board, the longitudinal direction of the AC electrode terminal, the longitudinal direction of the P electrode terminal, and the longitudinal direction of the N electrode terminal are the same. It is a power module of a statement.

請求項6記載の発明は、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のパワーモジュールが、前記比較的幅広の端部を外周側とし前記比較的幅狭の端部を内周側として円環状の配置スペースに複数配置されてなるパワーユニットである。   In the power module according to any one of the first to fifth aspects of the present invention, the relatively wide end portion is an outer peripheral side, and the relatively narrow end portion is an inner peripheral side. As a plurality of power units arranged in an annular arrangement space.

本発明のパワーモジュールによれば、比較的大電流を流すために比較的太くなるP電極端子、N電極端子及びAC電極端子が比較的幅広の端部に配設され、比較的小さな電流を流すために比較的細くなる信号端子が比較的幅狭の端部に配設され、比較的幅広の端部を外周側とし比較的幅狭の端部を内周側として円環状の配置スペースに複数配置することができるから、円環状の配置スペースにおいて無駄なスペースを削減してスペース効率よく複数を配置することができる。   According to the power module of the present invention, the P electrode terminal, the N electrode terminal, and the AC electrode terminal, which are relatively thick in order to flow a relatively large current, are disposed at the relatively wide end to flow a relatively small current Therefore, a plurality of signal terminals, which are relatively thin, are disposed at relatively narrow ends, and a plurality of relatively wide end portions are on the outer circumferential side, and relatively narrow end portions are on the inner circumferential side. Since it can arrange, a useless space can be reduced in annular arrangement space, and a plurality can be arranged space-efficiently.

本発明の実施形態に係るパワーモジュールに構成される1ブリッジ分の回路図である。It is a circuit diagram for one bridge constituted in a power module concerning an embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係るパワーモジュールの平面図である。It is a top view of the power module concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係るパワーモジュールの平面図であって、図2のものとは異なる外形のものを示したものである。It is a top view of the power module which concerns on 1st Embodiment of this invention, Comprising: The thing of the external shape different from the thing of FIG. 2 is shown. 本発明の第1実施形態に係るパワーユニットにおけるパワーモジュールの配置を示した平面図である。It is the top view which showed arrangement | positioning of the power module in the power unit which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るパワーモジュールの平面図である。It is a top view of the power module concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係るパワーモジュールの模式的斜視図である。It is a typical perspective view of the power module concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係るパワーユニットの斜視図である。It is a perspective view of the power unit concerning a 2nd embodiment of the present invention. 従来の一例に係るパワーユニットにおけるパワーモジュールの配置を示した平面図である。It is the top view which showed arrangement | positioning of the power module in the power unit which concerns on a prior art example.

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following is one embodiment of the present invention and does not limit the present invention.

〔パワーモジュールの回路基本構成〕
まず、パワーモジュールの回路の基本構成につき説明する。図1は、パワーモジュールに構成される1ブリッジ分の回路図を示す。
図1に示すように本回路は、P電極(図上「P」)とN電極(図上「N」)と間に2組の半導体スイッチ素子T1,T2が直列に接続され、同2組の半導体スイッチ素子T1,T2同士の接続点をAC電極(図上「AC」)としたブリッジBRを構成する。半導体スイッチ素子T1はP電極とAC電極とに接続され、半導体スイッチ素子T2はAC電極とN電極とに接続される。
本例では、半導体スイッチ素子T1,T2はIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)であり、半導体スイッチ素子T1にフリーホイールダイオードD1が並列に接続され、半導体スイッチ素子T2にフリーホイールダイオードD2が並列に接続される。
本実施形態のパワーモジュールは、このようなブリッジBRが一の回路基板上に1又は複数構成されたものである。
また、ダイオードD3がP電極と制御信号端子6(18)との間にカソード電極がP電極と等電位になるように接続する。なお、制御信号端子6(18)の内わけは、1つのブリッジにつき、素子T1のゲート電極及びエミッタ電極、ダイオードD3のアノード電極、素子T2のゲート電極及びエミッタ電極である(図2,3,5参照)。
[Basic circuit configuration of power module]
First, the basic configuration of the power module circuit will be described. FIG. 1 shows a circuit diagram of one bridge configured in a power module.
As shown in FIG. 1, in this circuit, two sets of semiconductor switch elements T1 and T2 are connected in series between the P electrode (“P” in the figure) and the N electrode (“N” in the figure) The bridge BR is configured such that the connection point between the semiconductor switch elements T1 and T2 is an AC electrode ("AC" in the figure). The semiconductor switch element T1 is connected to the P electrode and the AC electrode, and the semiconductor switch element T2 is connected to the AC electrode and the N electrode.
In this example, the semiconductor switch elements T1 and T2 are IGBTs (insulated gate bipolar transistors), the free wheel diode D1 is connected in parallel to the semiconductor switch element T1, and the free wheel diode D2 is connected in parallel to the semiconductor switch element T2. Ru.
The power module of this embodiment is configured such that one or more such bridges BR are formed on one circuit board.
The diode D3 is connected between the P electrode and the control signal terminal 6 (18) so that the cathode electrode is equipotential to the P electrode. The control signal terminals 6 (18) are, for one bridge, the gate electrode and emitter electrode of the element T1, the anode electrode of the diode D3, and the gate electrode and emitter electrode of the element T2 (FIGS. 5).

〔第1実施形態〕
図2から図4を参照して第1実施形態のパワーユニットにつき説明する。第1実施形態に係るパワーモジュール1Aの平面図を図2に、第1実施形態に係るパワーモジュール1Bを図3に示す。図4に示すようにパワーモジュールが円環状に配置されてパワーユニットが構成される。パワーモジュール1Aはその外形を五角形としたものであり、パワーモジュール1Bはその外形を六角形としたものであり、その他は互いに同様である。
図2、図3に示すように、本実施形態に適用されるパワーモジュール1A,1Bは、金属製のベースプレート(不図示)に接合された回路基板2に上述したブリッジBRが1つ構成されたものである。1つのブリッジ分の半導体スイッチ素子T1,T2、フリーホイールダイオードD1,D2及び制御用のダイオードD3を図2及び図3に示す。回路基板2は、絶縁基板の一表面(上面とする)に電極パターンが形成されたもので、絶縁基板の下面はベースプレートに接合されている。
First Embodiment
The power unit of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4. A plan view of a power module 1A according to the first embodiment is shown in FIG. 2, and a power module 1B according to the first embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the power modules are arranged in an annular shape to constitute a power unit. The power module 1A has a pentagonal outer shape, the power module 1B has a hexagonal outer shape, and the others are similar to each other.
As shown in FIGS. 2 and 3, in the power modules 1A and 1B applied to the present embodiment, one bridge BR described above is formed on the circuit board 2 joined to a metal base plate (not shown). It is a thing. The semiconductor switch elements T1 and T2 for one bridge, the free wheeling diodes D1 and D2 and the diode D3 for control are shown in FIGS. The circuit board 2 has an electrode pattern formed on one surface (upper surface) of the insulating substrate, and the lower surface of the insulating substrate is bonded to the base plate.

図2及び図3により示すようにパワーモジュール1A,1Bには、P電極端子3、N電極端子4、AC電極端子5、制御信号端子6が設けられている。制御信号端子6に駆動回路(不図示)からの制御信号が印加されて半導体スイッチ素子T1,T2をスイッチング動作させる。
図において回路基板2の上側の端部の幅をW1とし、下側の端部の幅をW2とする。幅W1は幅W2より広い。幅W1を有する端部と、幅W2を有する端部とは相対する端部である。すなわち、回路基板2は、幅が異なる相対する端部を有する。そのうち比較的幅広の端部は、幅W1を有する端部であり、幅W1を有する端部にP電極端子3、N電極端子4及びAC電極端子5が配設されている。比較的幅狭の端部は、幅W2を有する端部であり、幅W2を有する端部に2組の半導体スイッチ素子T1,T2に接続するための制御信号端子6が配設されている。AC電極端子5は、P電極端子3とN電極端子4の間に配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the power modules 1A and 1B are provided with a P electrode terminal 3, an N electrode terminal 4, an AC electrode terminal 5, and a control signal terminal 6. A control signal from a drive circuit (not shown) is applied to the control signal terminal 6 to cause the semiconductor switch elements T1 and T2 to perform switching operation.
In the figure, the width of the upper end of the circuit board 2 is W1, and the width of the lower end is W2. The width W1 is wider than the width W2. The end having the width W1 and the end having the width W2 are opposite ends. That is, the circuit board 2 has opposite ends with different widths. Among them, the relatively wide end is an end having the width W1, and the P electrode terminal 3, the N electrode terminal 4 and the AC electrode terminal 5 are disposed at the end having the width W1. The relatively narrow end is an end having a width W2, and a control signal terminal 6 for connection to the two sets of semiconductor switch elements T1 and T2 is disposed at the end having a width W2. The AC electrode terminal 5 is disposed between the P electrode terminal 3 and the N electrode terminal 4.

図2に示すようにパワーモジュール1Aにおいて、幅W1を有する端部の縁7Aは2辺で構成され、幅W1を有する端部の縁は一辺8で構成される。回路基板2は、縁7Aと、辺8と、これらを繋ぐ側辺9,9とにより、五角形状の外形に形成されている。相対する側辺9と側辺9は等しい長さである。
これに対し図3に示すようにパワーモジュール1Bは、縁7Bを3辺で構成し、六角形状の外形に構成したものである。
また、パワーモジュール1A,1Bの外形は、円環状に複数を配置するための外形である。そのため、図2及び図3に示すように、点Oを中心とする外円弧GTと内円弧GIに挟まれる領域を点Oから伸ばした半径方向の直線により切り取った形状にほぼ一致する。側辺9,9は、この「点Oから伸ばした半径方向の直線」に重なる。
縁7A、7Bの辺々は、外円弧GTに沿ったものである。すなわち、縁7A、7Bは、外円弧GTを複数の線分(弦)の連結により近似的に置き換えたものである。縁7A、7Bを構成する各線分の両端点が外円弧GT上にある。
また、辺8は内円弧GIに沿ったものである。すなわち、辺8は内円弧GIを一つ線分(弦)により近似的に置き換えたものである。辺8の両端点が内円弧GI上にある。
なお、縁7A、7Bを直線状に構成せず、外円弧GTに重なる円弧(外円弧GTを側辺9,9と交わる点で切り取った円弧)としてもよいし、辺8を直線状に構成せず、内円弧GIに重なる円弧(内円弧GIを側辺9,9と交わる点で切り取った円弧)としてもよい。
P電極端子3、N電極端子4及びAC電極端子5は点Oを中心とした半径方向に見て、互いに重ならないように配置され、制御信号端子6を構成する個々の端子も点Oを中心とした半径方向に見て、互いに重ならないように配置される。パワーモジュール1A,1Bの点Oを中心とした半径方向の寸法を抑えるためである。
以上のようにパワーモジュール1A,1Bの外形が構成されるため、図4に示すようにパワーモジュール1A,1Bをスペース効率良く円環状に配置し、パワーユニットを構成することができる。図4では代表してパワーモジュール1Bを示す。
図4に示すように複数のパワーモジュール(1B)が周方向に並べられる。
As shown in FIG. 2, in the power module 1A, the edge 7A of the end having the width W1 is constituted by two sides, and the edge of the end having the width W1 is constituted by one side 8. The circuit board 2 is formed into a pentagonal outer shape by the edge 7A, the side 8 and the side 9, 9 connecting these. The opposite side 9 and side 9 are equal in length.
On the other hand, as shown in FIG. 3, in the power module 1B, the edge 7B is configured by three sides and configured in a hexagonal outer shape.
Moreover, the external shape of power module 1A, 1B is an external shape for arrange | positioning multiple in annular | circular shape. Therefore, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the region sandwiched by the outer arc GT centering at the point O and the inner arc GI almost corresponds to the shape cut by the radial straight line extended from the point O. Sides 9, 9 overlap this "radial straight line extended from point O".
The edges of the edges 7A, 7B are along the outer arc GT. That is, the edges 7A and 7B approximately replace the outer arc GT with a connection of a plurality of line segments (chords). Both end points of the line segments constituting the edges 7A and 7B are on the outer arc GT.
Also, the side 8 is along the inner arc GI. That is, the side 8 is one in which the inner arc GI is approximately replaced with one line segment (chord). Both end points of the side 8 are on the inner arc GI.
The edges 7A and 7B may not be formed in a straight line, but may be an arc overlapping the outer arc GT (an arc cut at the point where the outer arc GT intersects the side edges 9, 9). Instead of this, an arc overlapping with the inner arc GI (an arc cut at a point where the inner arc GI intersects the side edges 9 and 9) may be used.
The P electrode terminal 3, the N electrode terminal 4 and the AC electrode terminal 5 are arranged so as not to overlap with each other as viewed in the radial direction about the point O, and the individual terminals constituting the control signal terminal 6 also center the point O As viewed in the radial direction, they are arranged so as not to overlap each other. This is to suppress the dimension in the radial direction centering on the point O of the power modules 1A, 1B.
As described above, since the outer shapes of the power modules 1A and 1B are configured, as shown in FIG. 4, the power modules 1A and 1B can be annularly arranged in a space efficient manner to configure a power unit. FIG. 4 shows the power module 1B as a representative.
As shown in FIG. 4, a plurality of power modules (1B) are arranged in the circumferential direction.

図2及び図3に示すように回路基板2を平面視して、真ん中のAC電極端子5の中心位置は、P電極端子3の中心位置とN電極端子4の中心位置とを結ぶ直線より、外側に配置されている。この配置によって、P電極端子3、N電極端子4及びAC電極端子5を外円弧GTに沿ってスペース効率よく配置することができる。   When the circuit board 2 is viewed in plan as shown in FIGS. 2 and 3, the center position of the AC electrode terminal 5 in the middle is a straight line connecting the center position of the P electrode terminal 3 and the center position of the N electrode terminal 4 It is located outside. By this arrangement, the P electrode terminal 3, the N electrode terminal 4 and the AC electrode terminal 5 can be arranged along the outer arc GT with good space efficiency.

図8に示した矩形状のパワーモジュール100を円環状に配置した場合の外径102を図4にも示す。
図8に示したように矩形状のパワーモジュール100を円環状に配置した場合にあっては、パワーモジュール100,100間に無駄なスペース101が生じ、その分外径102が大きくなる。
パワーモジュールの形状的特徴に注目すると、パワーモジュール100の内周側に配置される端部の幅は、外周側に配置される端部の幅に等しい。円環状に配置されたパワーモジュール100の径方向の両端にP電極端子、N電極端子及びAC電極端子のうちのいずれかが配置されるから、径方向の寸法が長くなる。これらが外径102を大きくする要因となっている。
これに対し、図4に示すように本発明の実施形態では、パワーモジュール(1B,1B)間の無駄なスペースが削減され、その分外径を小さくすることができる。
パワーモジュールの形状的特徴に注目すると、パワーモジュール(1B)の内周側に配置される端部の幅W2が狭いために、複数のパワーモジュール(1B)をより中心寄りに集合するように配置することができる。円環状に配置されたパワーモジュール(1B)の外周側の端部のみにP電極端子、N電極端子及びAC電極端子が配置されるから、径方向の寸法が短くなる。これらが外径を小さくする要因となっている。
また、従来、制御信号端子6に接続される制御回路に搭載されていたダイオードD3が本パワーモジュールの回路基板2上に搭載される。そのため、制御回路を小型化することが可能となる。
The outer diameter 102 in the case where the rectangular power modules 100 shown in FIG. 8 are annularly arranged is also shown in FIG.
As shown in FIG. 8, in the case where the rectangular power modules 100 are arranged in an annular shape, a useless space 101 is generated between the power modules 100 and 100, and the outer diameter 102 is increased accordingly.
Focusing on the shape feature of the power module, the width of the end disposed on the inner peripheral side of the power module 100 is equal to the width of the end disposed on the outer peripheral side. Since one of the P electrode terminal, the N electrode terminal, and the AC electrode terminal is disposed at both ends of the annularly arranged power module 100 in the radial direction, the dimension in the radial direction becomes long. These are factors that increase the outer diameter 102.
On the other hand, as shown in FIG. 4, in the embodiment of the present invention, the useless space between the power modules (1B, 1B) is reduced, and the outer diameter can be reduced accordingly.
Focusing on the shape feature of the power module, the width W2 of the end portion disposed on the inner peripheral side of the power module (1B) is narrow, so the plurality of power modules (1B) are arranged to be gathered closer to the center can do. Since the P electrode terminal, the N electrode terminal, and the AC electrode terminal are disposed only at the outer peripheral end of the annularly arranged power module (1B), the dimension in the radial direction becomes short. These are factors that reduce the outer diameter.
Further, the diode D3 conventionally mounted on the control circuit connected to the control signal terminal 6 is mounted on the circuit board 2 of the present power module. Therefore, the control circuit can be miniaturized.

〔第2実施形態〕
次に、図5から図7を参照して第2実施形態のパワーユニットにつき説明する。第2実施形態に係るパワーモジュール10を図5及び図7に示す。
図5に示すように、本実施形態に適用されるパワーモジュール10は、金属製のベースプレート11に接合された回路基板12に上述したブリッジBRが2つ構成されたものである。2つのブリッジ分の半導体スイッチ素子T1,T2、フリーホイールダイオードD1,D2及び制御用のダイオードD3を図5に示す。回路基板12は、絶縁基板の一表面(上面とする)に電極パターンが形成されたもので、絶縁基板の下面はベースプレート11に接合されている。
Second Embodiment
Next, the power unit of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 7. The power module 10 which concerns on 2nd Embodiment is shown in FIG.5 and FIG.7.
As shown in FIG. 5, the power module 10 applied to the present embodiment is one in which the two bridges BR described above are formed on the circuit board 12 joined to the metal base plate 11. Semiconductor switch elements T1 and T2 for two bridges, free wheel diodes D1 and D2 and a diode D3 for control are shown in FIG. The circuit board 12 has an electrode pattern formed on one surface (upper surface) of the insulating substrate, and the lower surface of the insulating substrate is bonded to the base plate 11.

図5及び図6により示すように回路基板12には、P電極端子13、N電極端子14,15、AC電極端子16,17、制御信号端子18が立設されている。P電極端子13は、回路基板12に構成された2つのブリッジで共通に用いられている。回路基板12に構成された2つのブリッジのうち一方のブリッジは、N電極端子14及びAC電極端子16にその他の電極が引き出され、他方のブリッジは、N電極端子15及びAC電極端子17にその他の電極が引き出されている。   As shown in FIGS. 5 and 6, the P electrode terminal 13, the N electrode terminals 14 and 15, the AC electrode terminals 16 and 17, and the control signal terminal 18 are provided upright on the circuit board 12. The P electrode terminal 13 is commonly used by two bridges formed on the circuit board 12. One of the two bridges formed on the circuit board 12 has the other electrode drawn to the N electrode terminal 14 and the AC electrode terminal 16, and the other bridge has the other electrode to the N electrode terminal 15 and the AC electrode terminal 17. Electrode is pulled out.

パワーモジュール10のベースプレート11の側縁に側方に突出した突起11a,11bが設けられている。
図7に示すように、本パワーユニット1は、円盤状のヒートシンク20と、ヒートシンク20に接合される上記パワーモジュール10と、パワーモジュール10に電気的に接続される他のモジュールとして駆動回路基板30とを備える。
複数のパワーモジュール10,10,・・・がヒートシンク20上に円環状に配置されている。図ではパワーモジュール10の数が5の場合を示す。
ベースプレート11の突起11a、及び回路基板12に設けられたP電極端子13、N電極端子14,15、AC電極端子16,17は、当該円環状の配置の外周側に配置されている。ベースプレート11の突起11b、及び回路基板12に設けられた制御信号端子18は、当該円環状の配置の内周側に配置されている。
駆動回路基板30は、パワーモジュール10を動作させる駆動回路が構成されたものであり、ヒートシンク20の逆側でパワーモジュール10に隣接して配置され、制御信号端子18を介してパワーモジュール10と電気的に接続される。
なお、駆動回路基板30には、平滑コンデンサ31も搭載されており、P電極端子13、N電極端子14,15も駆動回路基板30に接続され、平滑コンデンサ31の一端がP極に、他端がN極に接続される。
At the side edge of the base plate 11 of the power module 10, protrusions 11a and 11b are provided.
As shown in FIG. 7, the power unit 1 includes a disk-shaped heat sink 20, the power module 10 joined to the heat sink 20, and a drive circuit board 30 as another module electrically connected to the power module 10. Equipped with
A plurality of power modules 10, 10,... Are annularly arranged on the heat sink 20. The figure shows the case where the number of power modules 10 is five.
The protrusion 11 a of the base plate 11 and the P electrode terminal 13, the N electrode terminals 14 and 15, and the AC electrode terminals 16 and 17 provided on the circuit board 12 are disposed on the outer peripheral side of the annular arrangement. The protrusions 11 b of the base plate 11 and the control signal terminals 18 provided on the circuit board 12 are disposed on the inner peripheral side of the annular arrangement.
The drive circuit board 30 is configured such that a drive circuit for operating the power module 10 is configured, and is disposed adjacent to the power module 10 on the opposite side of the heat sink 20 and electrically connected to the power module 10 through the control signal terminal 18. Connected.
A smoothing capacitor 31 is also mounted on the drive circuit substrate 30, and the P electrode terminal 13 and the N electrode terminals 14 and 15 are also connected to the drive circuit substrate 30, one end of the smoothing capacitor 31 is a P pole, and the other is Are connected to the N pole.

一方、ヒートシンク20には、パワーモジュール10の搭載面に対して垂直に突出する棒状の位置決め部材21が設けられている。
突起11a,11bは、位置決め部材21を保持するように切り欠き形状に形成されている。位置決め部材21は、パワーモジュール10の突起11a,11bの位置、数に対応した位置、数で設けられる。図5に示すパワーモジュール10にあっては、外周側に1つ、内周側に1つである。パワーモジュール10は、その突起11a,11bが位置決め部材21,21に当接することでヒートシンク20に対して位置決められている。
On the other hand, the heat sink 20 is provided with a rod-like positioning member 21 which protrudes perpendicularly to the mounting surface of the power module 10.
The protrusions 11 a and 11 b are formed in a cutout shape so as to hold the positioning member 21. The positioning members 21 are provided at positions and numbers corresponding to the positions and numbers of the protrusions 11 a and 11 b of the power module 10. In the power module 10 shown in FIG. 5, there is one on the outer peripheral side and one on the inner peripheral side. The power module 10 is positioned with respect to the heat sink 20 by the projections 11 a and 11 b abutting on the positioning members 21 and 21.

さらに位置決め部材21に対し駆動回路基板30が接続され、駆動回路基板30は位置決め部材21によってヒートシンク20に対して位置決められている。例えば、図7に示すように、駆動回路基板30に接続孔32を設け、接続孔32に位置決め部材21を嵌め入れることで位置決めされる。また、接続孔32でなく、駆動回路基板30に切欠きを設けてこの切欠きで位置決め部材21を保持する形としてもよい。
駆動回路基板30は、円環状に形成された基板をベースとして一体に構成されている。駆動回路基板30に接続される位置決め部材21を、少なくとも2箇所好ましくは3か所以上とすることで安定的に位置決めすることができる。本実施形態では、突起11aが当接する外周側の位置決め部材21が駆動回路基板30と接続し、突起11bが当接する内周側の位置決め部材21は駆動回路基板30と接続しない。
Furthermore, the drive circuit board 30 is connected to the positioning member 21, and the drive circuit board 30 is positioned with respect to the heat sink 20 by the positioning member 21. For example, as shown in FIG. 7, the connection hole 32 is provided in the drive circuit board 30, and positioning is performed by fitting the positioning member 21 into the connection hole 32. Further, not the connection holes 32 but the notches may be provided in the drive circuit board 30, and the positioning members 21 may be held by the notches.
The drive circuit board 30 is integrally configured on the basis of a ring-shaped substrate. The positioning member 21 connected to the drive circuit board 30 can be stably positioned by setting it at at least two places, preferably three places or more. In the present embodiment, the positioning member 21 on the outer peripheral side in contact with the projection 11 a is connected to the drive circuit board 30, and the positioning member 21 on the inner peripheral side in contact with the projection 11 b is not connected to the drive circuit board 30.

以上の第2実施形態に係るパワーモジュール10おいては、回路基板12は、幅が異なる相対する端部を有し、そのうち比較的幅広の端部にP電極端子13、N電極端子14,15及びAC電極端子16,17が配設され、比較的幅狭の端部に2組の半導体スイッチ素子T1,T2に接続するための制御信号端子18が配設されてなる。
また、AC電極端子16は、P電極端子13とN電極端子14の間に配置されている。AC電極端子17は、P電極端子13とN電極端子15の間に配置されている。
さらに、回路基板12を平面視して、AC電極端子16の中心位置は、P電極端子13の中心位置とN電極端子14の中心位置とを結ぶ直線より、外側に配置されている。回路基板12を平面視して、AC電極端子17の中心位置は、P電極端子13の中心位置とN電極端子15の中心位置とを結ぶ直線より、外側に配置されている。
以上の構成により、図7に示すように比較的幅広の端部を外周側とし比較的幅狭の端部を内周側として円環状の配置スペースにパワーモジュール10を複数配置することができる。したがって、上記第1実施形態と同様に円環状の配置スペースにおいて無駄なスペースを削減してスペース効率よく複数のパワーモジュール10を配置することができ、パワーユニット1の小型化を図ることができる。
また、従来、制御信号端子18に接続される制御回路に搭載されていたダイオードD3が本パワーモジュールの回路基板12上に搭載される。そのため、制御回路を小型化することが可能となる。
In the power module 10 according to the second embodiment described above, the circuit board 12 has opposite end portions with different widths, and the P electrode terminal 13 and the N electrode terminals 14 and 15 are relatively wide end portions among them. And AC electrode terminals 16 and 17 are provided, and a control signal terminal 18 for connection to the two sets of semiconductor switch elements T1 and T2 is provided at a relatively narrow end.
The AC electrode terminal 16 is disposed between the P electrode terminal 13 and the N electrode terminal 14. The AC electrode terminal 17 is disposed between the P electrode terminal 13 and the N electrode terminal 15.
Furthermore, when the circuit board 12 is viewed in plan, the center position of the AC electrode terminal 16 is disposed outside the straight line connecting the center position of the P electrode terminal 13 and the center position of the N electrode terminal 14. When the circuit board 12 is viewed in plan, the center position of the AC electrode terminal 17 is disposed outside the straight line connecting the center position of the P electrode terminal 13 and the center position of the N electrode terminal 15.
With the above configuration, as shown in FIG. 7, a plurality of power modules 10 can be arranged in an annular arrangement space, with the relatively wide end as the outer peripheral side and the relatively narrow end as the inner peripheral side. Therefore, as in the first embodiment, the useless space can be reduced in the annular arrangement space, the plurality of power modules 10 can be arranged efficiently, and the power unit 1 can be miniaturized.
In addition, the diode D3 conventionally mounted on the control circuit connected to the control signal terminal 18 is mounted on the circuit board 12 of the power module. Therefore, the control circuit can be miniaturized.

また、第2実施形態にあっては、回路基板12を平面視して、AC電極端子16,17の長手方向、P電極端子13の長手方向、及びN電極端子14,15の長手方向が同一方向)である構成とした。ここで、P,N,ACの各電極端子の長手方向は、図6において突出した部分(接続部分)を図5に示すように平面視した場合の長手方向であり、よって、図5において左右方向である。
かかる構成により、端子の位置決めが容易である。
In the second embodiment, when the circuit board 12 is viewed in plan, the longitudinal direction of the AC electrode terminals 16 and 17, the longitudinal direction of the P electrode terminal 13, and the longitudinal direction of the N electrode terminals 14 and 15 are the same. Direction). Here, the longitudinal direction of each of the P, N, and AC electrode terminals is the longitudinal direction in a plan view of the projecting portion (connecting portion) in FIG. 6 as shown in FIG. It is a direction.
Such a configuration facilitates the positioning of the terminal.

1 パワーユニット
1A,1B パワーモジュール
2 回路基板
3 P電極端子
4 N電極端子
5 AC電極端子
6 制御信号端子
10 パワーモジュール
12 回路基板
13 P電極端子
14,15 N電極端子
16,17 AC電極端子
18 制御信号端子
D1,D2 フリーホイールダイオード
D3 ダイオード
T1,T2 半導体スイッチ素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 power unit 1A, 1B power module 2 circuit board 3 P electrode terminal 4 N electrode terminal 5 AC electrode terminal 6 control signal terminal 10 power module 12 circuit board 13 P electrode terminal 14 15N electrode terminal 16 17 AC electrode terminal 18 control Signal terminal D1, D2 Free wheel diode D3 diode T1, T2 Semiconductor switch element

Claims (6)

P電極とN電極と間に2組の半導体スイッチ素子が直列に接続され、同2組の半導体スイッチ素子同士の接続点をAC電極としたブリッジが一の回路基板上に1又は複数構成されたパワーモジュールであって、
前記半導体スイッチ素子のそれぞれに対し並列に接続するフリーホイールダイオードが前記回路基板上に搭載され、
前記回路基板は、幅が異なる相対する端部を有し、そのうち比較的幅広の端部にP電極端子、N電極端子及びAC電極端子が配設され、比較的幅狭の端部に前記2組の半導体スイッチ素子に接続するための複数の信号端子が配設され、
前記回路基板の外形は、前記比較的幅狭の端部で幅方向に延在する直線状の辺を形成し、
前記複数の信号端子が前記辺に沿って配設されてなるパワーモジュール。
Two sets of semiconductor switch elements are connected in series between the P electrode and the N electrode, and one or more bridges having AC electrodes as connection points between the two sets of semiconductor switch elements are formed on one circuit board A power module,
A free wheeling diode connected in parallel to each of the semiconductor switch elements mounted on the circuit board;
The circuit board has opposite ends different in width, and P electrode terminal, N electrode terminal and AC electrode terminal are disposed at relatively wide ends, and the two at the relatively narrow ends. A plurality of signal terminals are provided for connection to the set of semiconductor switch elements;
The outer shape of the circuit board forms a straight side extending in the width direction at the relatively narrow end;
A power module in which the plurality of signal terminals are disposed along the side.
前記P電極と前記信号端子との間に、カソード電極が前記P電極と等電位になるように接続するダイオードが前記回路基板上に搭載された請求項1に記載のパワーモジュール。   The power module according to claim 1, wherein a diode connected between the P electrode and the signal terminal such that a cathode electrode is equipotential to the P electrode is mounted on the circuit board. 前記AC電極端子は、前記P電極端子と前記N電極端子の間に配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のパワーモジュール。   The said AC electrode terminal is arrange | positioned between the said P electrode terminal and the said N electrode terminal, The power module of Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. 前記回路基板を平面視して、前記AC電極端子の中心位置は、前記P電極端子の中心位置と前記N電極端子の中心位置とを結ぶ直線より、外側に配置されている請求項3に記載のパワーモジュール。   The circuit according to claim 3, wherein the center position of the AC electrode terminal is disposed outside a straight line connecting the center position of the P electrode terminal and the center position of the N electrode terminal in plan view of the circuit board. Power module. 前記回路基板を平面視して、前記AC電極端子の長手方向、前記P電極端子の長手方向、及び前記N電極端子の長手方向が同一方向である請求項4に記載のパワーモジュール。   5. The power module according to claim 4, wherein the longitudinal direction of the AC electrode terminal, the longitudinal direction of the P electrode terminal, and the longitudinal direction of the N electrode terminal are the same in a plan view of the circuit board. 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のパワーモジュールが、前記比較的幅広の端部を外周側とし前記比較的幅狭の端部を内周側として円環状の配置スペースに複数配置されてなるパワーユニット。   The power module according to any one of claims 1 to 5, wherein the relatively wide end portion is an outer peripheral side, and the relatively narrow end portion is an inner peripheral side. Power unit to be placed.
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