[发明专利]电力用半导体模块以及电力变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及要求小型化的逆变器等电力变换装置中使用的电力用半导体模块的小型化·低电感化技术。

背景技术

在逆变器等电力变换装置中使用的绝缘型的电力用半导体模块中，在作为散热板的金属板中隔着绝缘层形成布线图案，在其上设置有进行开关动作的电力用半导体元件。该电力用半导体元件与外部端子连接，用树脂密封。在以大电流、高电压进行开关动作的电力变换装置中，由于电力用半导体元件成为OFF(断开)时的电流的时间变化率di/dt和电力变换装置中包含的布线电感L，产生浪涌电压(ΔV＝L·di/dt)，该浪涌电压被施加到电力用半导体元件。如果布线电感L变大，则产生超过电力用半导体元件的耐压的浪涌电压，有时成为电力用半导体元件的破坏的原因。因此，作为电力变换装置，要求低电感化，在电力用半导体模块中也要求低电感化。

但是，作为电力用变换装置，为了满足必要的电流容量，选定与其相称的电力用半导体模块、或者如果没有相称的电力用半导体模块则进行电力用半导体模块的并联使用。但是，在将电力用半导体模块并联使用的情况下，为了确保绝缘距离，需要隔开模块间隔，存在占用面积(footprint)增加这样的缺点。为了解决该缺点，有在同一封装内并联地配置多个电力用半导体元件的例子(例如，参照专利文献1)。如专利文献1那样，即使为了与外部电路连接而具备多个外部端子，如果在同一封装内并联地配置了多个的多个电力用半导体元件的端子彼此在封装内一并地连接到外部端子，则几乎没有电感的降低效果，电流容量增加，并且OFF时的di/dt增加，所以很有可能浪涌电压增大，电力用半导体元件破坏。

另外，开发了如下的电力用半导体模块：与专利文献1同样地，在同一封装内并联地配置多个电力用半导体元件，具备多个外部端子，多个电力用半导体元件的端子分别在封装内连接到外部端子(例如，参照专利文献2)。进而，在专利文献2中，将用于流过主电流的外部端子的配置上下层叠，以抵消主电流产生的磁通的方式，配置引线键合，实现低电感化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3519227号公报(第3页、第2、6图)

专利文献2：日本专利第3798184号公报(第6页、第8图)

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献2那样的以往的电力用半导体模块中，在外装壳体的相向的边上分别离开地配置作为通过外部汇流条并联连接的正极的两个D1端子，同样地，在外装壳体的相向的边上分别离开地配置作为通过外部汇流条并联连接的负极的两个S2端子。因此，存在如下的问题：有外部汇流条的电感变大、浪涌电压变大的危险。另外，还存在如下的问题：作为正极的D1端子和作为负极的S2端子被离开地配置，伴随外部汇流条的电感变大，在正极侧的并联电路与负极侧的并联电路之间，电感易于产生偏差，以此为原因而在电力用半导体元件流过的电流产生失衡，有对电力用半导体模块的功率循环寿命造成影响的危险。

进而，在专利文献2中，特征在于：在D1端子与S2端子之间配置了S1/D2端子，D1端子和S2端子离开。在一般经常使用在同一封装内构成了上下分支的电力用半导体模块的2电平电力变换电路中，在专利文献2记载的电力用半导体模块中，还存在如下的问题：有从正极通过负极的转流环的布线电感大，浪涌电压变大，电力用半导体元件破坏的危险。另外，在专利文献2中，层叠外部端子，降低了布线电感。但是，为了层叠外部端子，需要确保绝缘，还存在有外装壳体成为插入壳体而复杂化等成本增大的危险这样的问题。

进而，在向具有接合区域的外部端子引线键合的情况下，由于向外部端子的外装壳体的安装强度不足，产生在引线接合时不易传递力，强度变弱的风险。在该情况下，如果在引线键合中流过大电流，则接合部的电阻大，所以还存在有发热大、引线键合易于脱落、电力用半导体模块的功率循环寿命变短的危险这样的问题。另外，在专利文献2中，还存在如下的问题：在上下分支中功率半导体元件的表面和背面的正极·负极不一致，需要两种功率半导体元件，功率半导体元件的成本增大。

本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，不会增大成本，而降低电力用半导体模块的电感，进而提高电力用半导体模块的可靠性。

解决技术问题的技术方案