JP2000077587A - Wiring body for interconnecting power semiconductor element - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、複数個の電力用
半導体素子がそれぞれに持つ複数の主極端子の相互間の
電気接続を行う配線体に係わり、配線体の外形を抑制し
ながら、より高い電圧での使用を可能にした改良された
その構成に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring body for performing electrical connection between a plurality of main pole terminals of a plurality of power semiconductor elements, while suppressing the outer shape of the wiring body. It relates to an improved configuration that allows use at high voltages.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ダイオードやＩＧＢＴなどの制御極付き
の半導体素子などの，複数の主極端子を持つ電力用半導
体素子の複数個が用いられた装置として、例えば、電力
変換装置（ＵＰＳなどを含む）が広く知られている。ま
た、この電力変換装置などには、直方体状の外形を持つ
モジュール形と呼ばれている電力用半導体素子が多くの
場合に用いられている。このモジュール形の電力用半導
体素子は、底面に良伝熱性材料（銅など）製の底板を有
する電気絶縁材製の容器と、この容器に収容され前記底
板に固着された半導体素子チップとを備え、容器の上部
（反底面側）には、半導体素子チップが持つ主極（例え
ば、ＩＧＢＴの場合には、コレクタとエミッタ）が接続
されている主極端子が配設されている。2. Description of the Related Art As a device using a plurality of power semiconductor devices having a plurality of main pole terminals, such as a semiconductor device having a control electrode such as a diode or an IGBT, for example, a power conversion device (including a UPS and the like) is used. ) Is widely known. In many cases, a power semiconductor device called a module having a rectangular parallelepiped outer shape is used in the power converter or the like. The module-type power semiconductor device includes a container made of an electrically insulating material having a bottom plate made of a good heat conductive material (such as copper) on a bottom surface, and a semiconductor device chip housed in the container and fixed to the bottom plate. A main pole terminal to which a main pole (for example, a collector and an emitter in the case of an IGBT) of the semiconductor element chip is connected is provided at an upper portion (on the opposite bottom side) of the container.
【０００３】そうして電力変換装置などでは、モジュー
ル形の電力用半導体素子の複数個をブリッジ接続して、
周知のコンバータやインバータを形成することが一般で
ある。複数のモジュール形の電力用半導体素子をブリッ
ジ接続する場合には、モジュール形の電力用半導体素子
がそれぞれに持つ主極端子を、ブリッジ接続する場合の
周知のルールに従って、互いに電気接続する必要があ
る。このような、複数のモジュール形の電力用半導体素
子がそれぞれに持つ主極端子の相互間などの電気接続を
行う配線体としては、配線体が持つインダクタクス成分
を低減させることが、電力用半導体素子のスイッチング
時に発生するいわゆる跳上り電圧の低減や、並列接続さ
れる電力用半導体素子間の通流電流の均等化などのうえ
で重要である。In a power converter or the like, a plurality of modular power semiconductor elements are connected in a bridge,
It is common to form well-known converters and inverters. When a plurality of module-type power semiconductor elements are bridge-connected, it is necessary to electrically connect main pole terminals of the module-type power semiconductor elements to each other in accordance with a well-known rule for bridge connection. . As such a wiring body for performing electrical connection between the main pole terminals of each of a plurality of modular power semiconductor elements, for example, it is necessary to reduce the inductive component of the wiring body. This is important for reducing the so-called jump voltage generated at the time of switching of the elements and for equalizing the current flowing between the power semiconductor elements connected in parallel.
【０００４】次に、従来例の電力用半導体素子相互接続
用の配線体について説明する。そうして、従来例の電力
用半導体素子相互接続用の配線体の説明に入る前に、ま
ずは、一般例の電力変換装置の電力用半導体素子周辺の
電気回路構成の概要について図３を用いて説明する。こ
こで図３は、一般例の電力変換装置の電力用半導体素子
周辺の電気回路構成を示す回路図である。図３におい
て、９は、３相の商用電源をフィルタ装置９９を介して
入力し，商用電源を整流することで直流電力を得るコン
バータ部９２と、コンバータ部９２で得られた直流電力
を平滑化するコンデンサ９４と、コンデンサ９４で整流
された直流電力を入力して所要の周波数や波形を持つ３
相の交流電力に変換して出力するインバータ部９３とを
備えた電力変換装置である。電力変換装置９では、コン
バータ部９２は、３相交流電力を入力する交流端子
Ｕ1 ，Ｖ1 ，Ｗ1 と、直流電力を出力する直流端子
Ｐ1 ，Ｎ1 とを持ち、インバータ部９３は、直流電力を
入力する直流端子Ｐ2 ，Ｎ2 と、３相交流電力を出力す
る交流端子Ｕ2 ，Ｖ2 ，Ｗ2 とを持つ。Next, a conventional wiring body for interconnecting power semiconductor elements will be described. Then, before starting the description of the wiring body for interconnecting the power semiconductor element of the conventional example, first, an outline of the electric circuit configuration around the power semiconductor element of the power converter of the general example will be described with reference to FIG. explain. Here, FIG. 3 is a circuit diagram showing an electric circuit configuration around a power semiconductor element of a power converter of a general example. In FIG. 3, reference numeral 9 denotes a converter unit 92 which receives three-phase commercial power through a filter device 99 and rectifies the commercial power to obtain DC power, and smoothes the DC power obtained by the converter 92. And a DC power rectified by the capacitor 94 and having a required frequency and waveform.
And an inverter unit 93 for converting the phase into alternating-current power and outputting the converted power. In power converter 9, converter unit 92 has AC terminals U 1 , V 1 , W 1 for inputting three-phase AC power, and DC terminals P 1 , N 1 for outputting DC power. And DC terminals P 2 and N 2 for inputting DC power, and AC terminals U 2 , V 2 and W 2 for outputting three-phase AC power.
【０００５】電力変換装置９において、フィルタ装置９
９は、高調波成分の抑制などのために必要に応じて備え
られる装置であり、各相に図示のように接続されたリア
クトル９９１，９９２と、コンデンサ９９３とで構成さ
れている。また、コンバータ部９２とインバータ部９３
には、それぞれに電力用半導体素子としてモジュール形
のＩＧＢＴ９１が用いられている。コンバータ部９２お
よびインバータ部９３とは、このＩＧＢＴ９１を３相フ
ルブリッジ接続にして構成されている。したがって、こ
の例では、コンバータ部９２とインバータ部９３とは、
ＩＧＢＴ９１周辺の電力回路に関しては、同一の構成と
されている。In the power converter 9, the filter device 9
Reference numeral 9 denotes a device provided as necessary for suppressing harmonic components and the like. The device 9 includes reactors 991 and 992 connected to each phase as illustrated, and a capacitor 993. Also, a converter unit 92 and an inverter unit 93
Each use a module-type IGBT 91 as a power semiconductor element. The converter unit 92 and the inverter unit 93 are configured by connecting the IGBT 91 to a three-phase full bridge. Therefore, in this example, the converter unit 92 and the inverter unit 93
The power circuits around the IGBT 91 have the same configuration.
【０００６】そうして、異なる一般例の電力変換装置と
しては、前記一般例の電力変換装置９に対して、コンバ
ータ部９２とコンデンサ９４と，必要に応じてフィルタ
装置９９を備え，商用電源を入力して直流電力を得る電
力変換装置（いわゆるコンバータである）や、インバー
タ部９３と，必要に応じてコンデンサ９４などを備え，
直流電力を入力して交流電力を得る電力変換装置（いわ
ゆるインバータである）など、各種の変形例も知られて
いる。The power converter of a different general example is different from the power converter 9 of the general example in that a converter unit 92, a capacitor 94, and a filter device 99 as necessary are provided, and a commercial power supply is provided. A power converter (a so-called converter) for obtaining DC power by inputting, an inverter unit 93, and a capacitor 94 as required;
Various modified examples are also known, such as a power converter (so-called inverter) that receives DC power to obtain AC power.
【０００７】次に、図４〜図８を用いて従来例の電力用
半導体素子相互接続用の配線体の説明を行うことにす
る。ここで、図４は従来例の電力用半導体素子相互接続
用の配線体を周辺装置と共に示す前面図であり、図５は
図４におけるＪ−Ｊ矢視図であり、図６は図４に関する
上面図である。図７は、図６のＱ部に対応する部位の従
来例の電力用半導体素子相互接続用の配線体を示す詳細
図で、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は図７（ａ）にお
けるＫ−Ｋ断面図である。また、図８は、図４〜図７に
示した配線体の電力用半導体素子の要部と共に示した図
７（ａ）におけるＭ−Ｍ断面図である。Next, a conventional wiring body for interconnecting power semiconductor elements will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 4 is a front view showing a conventional wiring body for interconnecting power semiconductor elements together with peripheral devices, FIG. 5 is a view taken on line JJ in FIG. 4, and FIG. 6 relates to FIG. It is a top view. FIGS. 7A and 7B are detailed views showing a conventional wiring body for interconnecting power semiconductor elements at a portion corresponding to the portion Q in FIG. 6, wherein FIG. 7A is a top view, and FIG. FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line MM in FIG. 7A together with a main part of the power semiconductor element of the wiring body shown in FIGS.
【０００８】図４〜図８において、７Ａは、前記コンバ
ータ部９２およびインバータ部９３に相当する電力変換
部を構成している合計１２個の電力半導体素子７からな
る半導体素子スタックである。６は、電力半導体素子７
が発生した熱を除去するための冷却体であり、この事例
の場合には、アルミニウム材製の周知の空冷式の冷却器
が採用されている。電力半導体素子７は、図３を用いて
説明すると、共に同一相の上アーム用のＩＧＢＴ９１の
素子チップ，および下アーム用のＩＧＢＴ９１の素子チ
ップとが一体に収容された、いわゆるツインアーム用
（図３に破線で囲って示す）のモジュール形電力半導体
素子である。In FIGS. 4 to 8, reference numeral 7A denotes a semiconductor element stack including a total of 12 power semiconductor elements 7 constituting a power conversion section corresponding to the converter section 92 and the inverter section 93. 6 is a power semiconductor element 7
Is a cooling body for removing generated heat, and in this case, a well-known air-cooled cooler made of aluminum material is employed. Referring to FIG. 3, the power semiconductor element 7 is a so-called twin-arm type (FIG. 3) in which an element chip of the upper-arm IGBT 91 and an element chip of the lower-arm IGBT 91 are housed integrally. 3 (enclosed by a broken line).
【０００９】この電力半導体素子７は、上アーム用のＩ
ＧＢＴ９１のコレクタが接続される主極端子７１と、下
アーム用のＩＧＢＴ９１のエミッタが接続される主極端
子７２と、上アーム用のＩＧＢＴ９１のエミッタ，およ
び下アーム用のＩＧＢＴ９１のコレクタが接続される主
極端子（いわゆるコモン端子）７３とを有する。また、
電力変換部の各相は、２個の電力半導体素子７を並列接
続して形成している。This power semiconductor element 7 has an upper arm I
The main pole terminal 71 to which the collector of the GBT 91 is connected, the main pole terminal 72 to which the emitter of the IGBT 91 for the lower arm is connected, the emitter of the IGBT 91 for the upper arm, and the collector of the IGBT 91 for the lower arm are connected. And a main pole terminal (so-called common terminal) 73. Also,
Each phase of the power converter is formed by connecting two power semiconductor elements 7 in parallel.
【００１０】８は、Ｐ極（図３のＰ1 極とＰ2 極）用の
導電層８１と、Ｎ極（図３のＮ1 極とＮ2 極）用の導電
層８２と、電気絶縁層８３とを備えた配線体である。こ
の配線体８は、電力用半導体素子７のスイッチング時に
発生する跳上り電圧の低減，並列接続される電力用半導
体素子７間の通流電流の均等化などを図るために、イン
ダクタクス成分が低減される構成を備えている。Reference numeral 8 denotes a conductive layer 81 for a P pole (P 1 and P 2 in FIG. 3), a conductive layer 82 for an N pole (N 1 and N 2 in FIG. 3), A wiring body including the layer 83. The wiring body 8 has a reduced inductive component in order to reduce a jump voltage generated at the time of switching of the power semiconductor element 7 and to equalize a current flowing between the power semiconductor elements 7 connected in parallel. Is provided.
【００１１】すなわち、配線体８では、導電層８１と導
電層８２とは共に、銅製薄板（この事例の場合では、厚
さ約１〔ｍｍ〕）材を用い、図示のように大略同一形状
とされて作製されている。この導電層８１と導電層８２
とは、薄いポリテレフタル酸エチレン（ＰＥＴ）樹脂製
シート（この事例の場合では、厚さ約０．４〔ｍｍ〕）
材を用いて作製された電気絶縁層８３を間に挟んだ接着
構造により貼り合わせられている。したがって、薄板材
製の導電層８１と導電層８２とは、薄い層厚を持つ電気
絶縁層８３を間に挟んで、広い面積によって互いに近接
して対峙されることになる。That is, in the wiring body 8, the conductive layer 81 and the conductive layer 82 are both made of a copper thin plate (in this case, about 1 [mm] thick), and have substantially the same shape as shown in the figure. It has been manufactured. The conductive layers 81 and 82
Is a thin sheet of poly (ethylene terephthalate) (PET) resin (in this case, about 0.4 [mm] thick)
They are bonded by an adhesive structure sandwiching an electric insulating layer 83 made of a material. Therefore, the conductive layers 81 and 82 made of a thin plate material are opposed to each other by a large area with the electric insulating layer 83 having a small thickness interposed therebetween.
【００１２】この導電層８１には、全ての電力半導体素
子７の主極端子７１が接続され、この導電層８２には、
全ての電力半導体素子７の主極端子７２が接続される。
また、導電層８１および導電層８２の間には、図面（図
４，図６）における右端部で図示しない平滑用コンデン
サ（図３のコンデンサ９４）が接続される。このように
形成された配線体８では、導電層８１に通流する電流
と，導電層８２に通流する電流とは、互いに同値でかつ
逆方向となる関係になり、この通流電流により配線体８
に発生する磁束は、配線体８が持つ前記構造の結果とし
て、互いにほぼ打ち消し合うことになり、配線体８のイ
ンダクタクス成分は大幅に低減される。なお、各電力半
導体素子７が持つ主極端子７３には、この事例の場合に
は、配線体８とは別個に準備された図示しない銅製のバ
ー配線材を用いて、交流側配線が施されている。The main electrode terminals 71 of all the power semiconductor elements 7 are connected to the conductive layer 81, and the conductive layer 82 is
The main pole terminals 72 of all the power semiconductor elements 7 are connected.
A smoothing capacitor (capacitor 94 in FIG. 3), not shown, is connected between the conductive layers 81 and 82 at the right end in the drawings (FIGS. 4 and 6). In the wiring body 8 formed in this manner, the current flowing through the conductive layer 81 and the current flowing through the conductive layer 82 have the same value and opposite directions to each other. Body 8
Generated as a result of the above-described structure of the wiring body 8 substantially cancel each other out, and the inductive component of the wiring body 8 is greatly reduced. Note that, in this case, the main pole terminal 73 of each power semiconductor element 7 is provided with AC side wiring using a copper bar wiring material (not shown) prepared separately from the wiring body 8. ing.
【００１３】ところで、配線体８では、導電層８１，８
２と電気絶縁層８３とによるサンドイッチ構造を持たせ
ることに対応して、導電層８１と導電層８２との間の電
気絶縁のための絶縁距離に配慮した細部構造を備えてい
る。次に、配線体８の絶縁距離を確保している細部構造
について、図７，図８を用いて説明する。図７，図８に
示すように、導電層８１は、その端面８１ａを電気絶縁
層８３の端面８３ａと合致するように設定され、主極端
子７１が接続される部位には図示しないねじを装填する
ための貫通孔８１１が形成され、さらに、主極端子７
２，７３と対向し合う部位には、広い面積の削除部８１
２を形成する成形処理が施されている。By the way, in the wiring body 8, the conductive layers 81, 8
In response to the sandwich structure of the conductive layer 2 and the electrically insulating layer 83, a detailed structure is provided in consideration of an insulation distance for electrical insulation between the conductive layer 81 and the conductive layer 82. Next, a detailed structure for ensuring the insulation distance of the wiring body 8 will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 7 and 8, the conductive layer 81 has its end face 81a set so as to coincide with the end face 83a of the electric insulating layer 83, and a screw (not shown) is loaded in a portion to which the main pole terminal 71 is connected. Through holes 811 are formed, and the main pole terminals 7
A large area removing portion 81 is provided at a portion facing
2 is performed.
【００１４】導電層８２は、導電層８１の端面８１ａに
対して絶縁距離を確保できるようにその端面８２ａが設
定され、主極端子７２が接続される部位には図示しない
ねじを装填するための貫通孔８２１が形成され、さら
に、主極端子７３と対向し合う部位には、広い面積の削
除部８２２を形成する成形処理が施されている。なお、
導電層８２の貫通孔８２１が形成される部位は、図７
（ｂ）にその断面を示すように、主極端子７２との接触
を確実にするために、後記する貫通孔８３２から突き出
されて，主極端子７２側に凸となる成形処理が施されて
いる。The conductive layer 82 has an end surface 82a set so as to secure an insulation distance with respect to the end surface 81a of the conductive layer 81, and a screw (not shown) for loading a screw (not shown) at a portion to which the main pole terminal 72 is connected. A through hole 821 is formed, and a portion facing the main pole terminal 73 is subjected to a forming process for forming a large-area deleted portion 822. In addition,
The portion of the conductive layer 82 where the through hole 821 is formed is shown in FIG.
As shown in the cross-section of (b), in order to ensure the contact with the main electrode terminal 72, a molding process is performed which protrudes from a through hole 832 described later and becomes convex toward the main electrode terminal 72. I have.
【００１５】また、電気絶縁層８３は、主極端子７１と
対向し合う部位には削除部８３１が、主極端子７２と対
向し合う部位には貫通孔８３２が、主極端子７３と対向
し合う部位には貫通孔８３３が、それぞれ形成されてい
る。上記細部構造を持つ配線体８では、電気絶縁層８３
には、両側面に導電層８１，８２が存在しない両面露出
領域８９が形成されることになる。すなわち、主極端子
７１の接続部と主極端子７２の接続部との間の電気絶縁
層８３には、幅寸法Ｌ89A を持つ両面露出領域８９Ａが
形成され、主極端子７２の接続部と主極端子７３の接続
部との間の電気絶縁層８３には、幅寸法Ｌ89B を持つ両
面露出領域８９Ｂが形成される。この両面露出領域８９
Ａ，８９Ｂによって、配線体８に関しての、主極端子７
１，７２および７３の相互間に対する絶縁距離が確保さ
れている。The electrical insulation layer 83 has a deleted portion 831 at a portion facing the main pole terminal 71, a through hole 832 at a portion facing the main pole terminal 72, and a through hole 832 facing the main pole terminal 73. A through-hole 833 is formed at each of the matching portions. In the wiring body 8 having the above detailed structure, the electric insulating layer 83
, A double-sided exposed region 89 in which the conductive layers 81 and 82 do not exist on both side surfaces is formed. That is, the electrically insulating layer 83 between the connecting portion of the connecting portion and the main terminal 72 of the main terminal 71, and a connecting portion of the double-sided exposure region 89A is formed, the main electrode terminal 72 having a width dimension L 89A an electrically insulating layer 83 between the connecting portion of the main terminal 73, the double-sided exposure region 89B is formed to have a width dimension L 89B. This double-sided exposed area 89
A, 89B, the main pole terminal 7 with respect to the wiring body 8
An insulation distance from each other 1, 72 and 73 is ensured.
【００１６】[0016]
【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
る電力用半導体素子相互接続用の配線体８は前記のよう
に構成されているので、インダクタクス成分を小さい値
に抑制しながらも、主極端子７１，７２および７３の相
互間に対する所望の電気絶縁を得ることができている。
しかしながら、近年になり、主極端子７１，７２および
７３の相互間に対する電気絶縁の向上に関する要望が強
くなってきており、従来例の配線体８ではこの要望への
対応が困難になってきている。The wiring 8 for interconnecting power semiconductor elements according to the prior art described above is constructed as described above. The desired electrical insulation between the elements 71, 72 and 73 can be obtained.
However, in recent years, there has been a strong demand for improving electrical insulation between the main pole terminals 71, 72, and 73, and it has become difficult for the conventional wiring body 8 to meet this demand. .
【００１７】すなわち、ＵＰＳを含む電力変換装置など
では高出力化の必要性がしだいに増大してきており、Ｉ
ＧＢＴなど電力用半導体素子の使用電圧値の向上が進展
してきていることもあって、電力変換装置などでは、高
使用電圧値の電力用半導体素子を採用することで、体格
のさしたる増大無しに、その高出力化に対処しようとし
ている。ところで、異電位間の電気絶縁を保持するため
の絶縁距離は、電気絶縁の信頼性を保持するために、規
格（例えば、日本電機工業会で制定されたＪＥＭ規格）
による規定を満足する必要がある。配線体８では、前記
幅寸法Ｌ89A や前記幅寸法Ｌ89B は、使用している電力
半導体素子７の使用電圧値に対応した前記規格規定値を
満足するよう設定されている。そうして、この規格によ
れば、当然のこととして、使用電圧が高くなるほど必要
とする絶縁距離値は増大する。That is, in power converters and the like including a UPS, the need for higher output is gradually increasing.
Since the use voltage value of power semiconductor elements such as GBT has been improving, power converters and the like adopt power semiconductor elements with high use voltage values, without significant increase in physique. We are trying to cope with that high output. By the way, an insulation distance for maintaining electrical insulation between different potentials is a standard (for example, a JEM standard established by the Japan Electrical Manufacturers' Association) in order to maintain reliability of electrical insulation.
Must be satisfied. In the wiring body 8, the width dimension L 89A and the width dimension L 89B are set so as to satisfy the standard specified value corresponding to the working voltage value of the power semiconductor element 7 used. Thus, according to this standard, the required insulation distance value naturally increases as the working voltage increases.
【００１８】このため、高使用電圧の電力用半導体素子
の採用は、配線体８の外形の大形化を招くことになり、
高使用電圧の電力用半導体素子の採用により、電力変換
装置などの体格をほぼそのままにして高出力化を図ろう
とする趣旨に反することになる。なお、モジュール形の
電力用半導体素子では、図５，図８に示したように、主
極端子７１，７２および７３は、電気絶縁材製の容器の
上部に各主極端子毎に形成された凸部に配設されている
ので、高い使用電圧に必要な絶縁距離を既に有している
か、絶縁距離の延長が必要な場合でも体格の増大がほと
んど無しに対応できる。このために、高使用電圧の電力
用半導体素子の採用への対応は、主に配線体８の課題に
なっている。また、配線体８に替えて周知のバー配線を
採用することで絶縁距離の問題を回避することは可能で
あるが、この場合には、配線体８の採用によって対処し
てきた配線体が持つインダクタクス成分による問題が新
たにクローズアップされることになる。For this reason, the adoption of a power semiconductor element with a high working voltage leads to an increase in the size of the outer shape of the wiring body 8.
The adoption of a power semiconductor element with a high working voltage is contrary to the intent of achieving high output while maintaining the physical size of a power converter or the like almost unchanged. In the module-type power semiconductor device, as shown in FIGS. 5 and 8, the main pole terminals 71, 72 and 73 are formed for each main pole terminal on the upper part of the container made of an electrically insulating material. Since it is arranged on the convex portion, even if the insulation distance necessary for a high working voltage is already provided or the insulation distance needs to be extended, the physical size can be increased with almost no increase. For this reason, adaptation to the adoption of a power semiconductor element with a high working voltage has been an issue mainly for the wiring body 8. In addition, it is possible to avoid the problem of the insulation distance by employing a well-known bar wiring instead of the wiring body 8. In this case, however, the inductor of the wiring body which has been dealt with by adopting the wiring body 8 can be avoided. The problem due to the mix component will be newly highlighted.
【００１９】この発明は、前述の従来技術の問題点に鑑
みなされたものであり、その目的は、配線体の外形の増
大無しに電力用半導体素子の高使用電圧化への対応が可
能な、電力用半導体素子相互接続用の配線体を提供する
ことにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object the ability to cope with a higher use voltage of a power semiconductor element without increasing the outer shape of a wiring body. An object of the present invention is to provide a wiring body for interconnecting power semiconductor elements.
【００２０】[0020]
【課題を解決するための手段】この発明では前述の目的
は、 １）複数個の電力用半導体素子がそれぞれに持つ複数の
主極端子の相互間の電気接続を行う配線体であり、異な
る主極端子がそれぞれに接続される導電性薄板材製の複
数の導電層と、これ等の導電層に介挿される電気絶縁性
シート材製の電気絶縁層とを備えた電力用半導体素子相
互接続用の配線体において、前記導電層は、異なる導電
層の間に電気絶縁用の沿面距離を確保するために成形処
理が施され、前記電気絶縁層は、導電層に前記成形処理
が施されることで両側面に導電層が存在しない両面露出
領域が形成されると共に，この両面露出領域の少なくと
も主極端子の近傍の部位に空隙部を形成するための貫通
孔を有する構成とすることにより達成される。According to the present invention, there are provided the following objects: 1) A wiring body for performing electrical connection between a plurality of main pole terminals of a plurality of power semiconductor elements. For interconnecting power semiconductor elements, comprising a plurality of conductive layers made of a conductive thin plate material to which the pole terminals are respectively connected, and an electric insulating layer made of an electrically insulating sheet material interposed between these conductive layers. In the wiring body, the conductive layer is subjected to a forming process to secure a creepage distance for electrical insulation between different conductive layers, and the electrical insulating layer is subjected to the forming process to the conductive layer. This is achieved by forming a double-sided exposed region where no conductive layer is formed on both side surfaces, and having a through hole for forming a void at least in a portion near the main pole terminal in the double-sided exposed region. You.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において
は、図３に示した一般例の電力変換装置、および、図４
〜図８に示した従来例の電力用半導体素子相互接続用の
配線体と同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略
する。また、以後の説明に用いる図中には、図４〜図８
で付した符号については、極力代表的な符号のみを記す
ようにしている。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, the power conversion device of the general example shown in FIG.
8 are denoted by the same reference numerals as those of the conventional wiring body for interconnecting power semiconductor elements shown in FIG. 4 to 8 are used in the drawings used in the following description.
With respect to the reference numerals denoted by, only representative codes are described as much as possible.
【００２２】図１は、この発明の実施の形態の一例によ
る電力用半導体素子相互接続用の配線体の図７と対応す
る部位を示す上面図であり、図２は、図１に示した配線
体の電力用半導体素子の要部と共に示した図１における
Ｎ−Ｎ断面図である。図１，図２において、１は、図４
〜図８に示した従来例による配線体８に対して、Ｐ極用
の導電層８１と電気絶縁層８３に替えて、それぞれＰ極
用の導電層２と電気絶縁層３を用いるようにした、電力
用半導体素子相互接続用の配線体である。FIG. 1 is a top view showing a part corresponding to FIG. 7 of a wiring body for interconnecting power semiconductor elements according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a wiring diagram shown in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line NN in FIG. 1 together with a main part of the power semiconductor element of the body. 1 and 2, reference numeral 1 denotes FIG.
8 to the conventional wiring body 8 shown in FIG. 8, the P-electrode conductive layer 81 and the electric insulation layer 83 are replaced with the P-electrode conductive layer 2 and the electric insulation layer 3, respectively. And a wiring body for interconnecting power semiconductor elements.
【００２３】電気絶縁層３は、従来例による電気絶縁層
８３に対して、この発明による特長的な構成として、両
面露出領域８９Ａに空間絶縁距離を確保するための貫通
孔３１が形成されていることのみが異なる。貫通孔３１
の両面露出領域８９Ａの幅寸法Ｌ89A に平行する方向の
幅寸法Ｗ31は、最大でも、電力半導体素子７の使用電圧
が高くなることに対応する空間絶縁距離に関する規格規
定値を満足する値に設定すればよい。空間絶縁距離は沿
面絶縁距離とは異なり汚損の懸念が無いことで、沿面絶
縁距離よりも短い絶縁距離で済む。また、幅寸法Ｗ31に
直交する方向の貫通孔３１の長さ寸法Ｌ31は、導電層２
が持つ削除部２１から貫通孔３１の端部に沿って回り込
む経路での，導電層８２の端面８２ａとの間を最短で結
ぶ沿面距離Ｌ32（図１参照）（導電層２と導電層８２の
間の沿面絶縁距離）が、電力半導体素子７の使用電圧が
高くなることに対応する沿面絶縁距離に関する規格規定
値を満足できる値に設定される。The electric insulating layer 3 is characterized in that a through hole 31 for ensuring a spatial insulating distance is formed in the both-side exposed region 89A as a characteristic configuration according to the present invention, as compared with the conventional electric insulating layer 83. The only difference is that. Through hole 31
Width W 31 in a direction parallel to the width dimension L 89A of the double-sided exposure region 89A of, at most, to a value that satisfies the standards specified value on the spatial insulating distance corresponding to the operating voltage of the power semiconductor device 7 is increased Just set it. The space insulation distance is different from the creepage insulation distance and there is no fear of contamination, so that the insulation distance can be shorter than the creepage insulation distance. The length L 31 of the through hole 31 in a direction orthogonal to the width W 31 is determined by the length of the conductive layer 2.
A shortest surface distance L 32 (see FIG. 1) connecting the end face 82 a of the conductive layer 82 with the shortest distance L 32 (see FIG. 1) in a path that goes around the end of the through hole 31 from the deleted portion 21 of the conductive layer 2. Is set to a value that satisfies the standard prescribed value for the creepage insulation distance corresponding to the increase in the working voltage of the power semiconductor element 7.
【００２４】導電層２は、従来例による導電層８１に対
して、削除部８１２に替えて削除部２１が形成されてい
ることのみが異なる。削除部２１は、削除部８１２に対
して、幅寸法Ｗ21と長さ寸法Ｌ21とを持つ付加的削除部
を、図示のように貫通孔３１の両端部のそれぞれの近傍
に有することのみが異なる。前記長さ寸法Ｌ21と，両面
露出領域８９Ａの幅寸法Ｌ89A との和（＝Ｌ22）も、導
電層２と導電層８２の間の沿面絶縁距離であり、長さ寸
法Ｌ21は、削除部２１と端面８２ａとの間の直線距離Ｌ
22の値が、沿面距離Ｌ32の値と同等になるように設定さ
れている。また、前記幅寸法Ｗ21の値は、付加的削除部
を形成することで導電層２に残る幅寸法Ｗ22の値が、所
要の前記沿面距離Ｌ32値を得られるように設定されてい
る。付加的削除部の形状・寸法をこのように設定するこ
とで、配線体１は、導電層２と導電層８２の間の沿面絶
縁距離値が、電力半導体素子７の使用電圧が高くなるこ
とに対応する規格規定値を満足するようにしながら、主
極端子７１との接続にかかわる貫通孔８１１周辺の導電
層２に、必要な導電領域を確保している。The conductive layer 2 is different from the conventional conductive layer 81 only in that a deleted portion 21 is formed instead of the deleted portion 812. Deleting unit 21, only to have for the deleted portion 812, an additional deletion section having a width W 21 and the length L 21, near each of the ends of the through hole 31 as shown different. Wherein a length dimension L 21, the sum of the width dimension L 89A of the double-sided exposure region 89A (= L 22) is also a creepage insulation distance between the conductive layer 2 and the conductive layer 82, the length L 21 is Linear distance L between the deleted portion 21 and the end face 82a
Value of 22 is set to be equal to the value of the creepage distance L 32. The value of the width W 21, the value of the width W 22 that remain conductive layer 2 by forming an additional deletion unit is set so as to obtain a required the creeping distance L 32 value . By setting the shape and dimensions of the additional deletion portion in this manner, the wiring body 1 can reduce the creeping insulation distance value between the conductive layer 2 and the conductive layer 82 by increasing the working voltage of the power semiconductor element 7. A necessary conductive area is secured in the conductive layer 2 around the through hole 811 for connection with the main pole terminal 71 while satisfying the corresponding standard prescribed value.
【００２５】なお、配線体１を用いた半導体素子スタッ
クでは、従来の技術の項で説明したように、主極端子７
３に対する配線はバー配線材を用いて行われているの
で、電気絶縁層３の削除部８３３と、主極端子７３およ
びこれに連なる充電部との間には、所要の空間絶縁距離
が確保されているので、この事例の場合には、両面露出
領域８９Ｂには、電力半導体素子７の使用電圧が高くな
ることによる対応は不要である。In the semiconductor device stack using the wiring body 1, as described in the section of the prior art, the main pole terminal 7 is used.
3 is made using a bar wiring material, a required space insulation distance is secured between the deleted portion 833 of the electric insulating layer 3 and the main pole terminal 73 and the charging portion connected thereto. Therefore, in this case, it is not necessary to deal with an increase in the operating voltage of the power semiconductor element 7 in the double-sided exposed region 89B.
【００２６】図１，図２に示すこの発明の実施の形態の
一例による配線体１では前述の構成としたので、従来例
による配線体８が持つ外形寸法をそのまま維持しなが
ら、電力半導体素子７の高使用電圧（例えば、７５０
〔ＶDC〕）化に対応する沿面絶縁距離の規定値（例え
ば、７５０〔ＶDC〕に対しは１４〔ｍｍ〕）を満足する
沿面距離Ｌ32および直線距離Ｌ22の値を得ることができ
る。これにより、ＵＰＳを含む電力変換装置などの高出
力化を、高使用電圧の電力用半導体素子を採用すること
で、体格の増大無しに実現できる。Since the wiring body 1 according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 has the above-described structure, the power semiconductor element 7 is maintained while maintaining the external dimensions of the wiring body 8 according to the conventional example. High working voltage (for example, 750
[V DC ]), the creepage distance L 32 and the linear distance L 22 satisfying the specified value of the creepage insulation distance (for example, 14 [mm] for 750 [V DC ]) can be obtained. . Accordingly, high output of a power converter including a UPS can be realized without increasing the physical size by employing a power semiconductor element with a high working voltage.
【００２７】そうして、配線体１を採用した電力変換装
置などでは、従来例による配線体８が持つインダクタク
ス成分が小さいという利点がそのまま保持されるので、
上記した特長に加えて、従来例の配線体８を用いた場合
と同様に、次記する特長を備えることができる。 電力半導体素子７のスイッチング時に発生する跳上り
電圧値が小さいことで、そのための保護機器類を簡易化
できるか、または、電力変換装置などの信頼性が向上さ
れる。Thus, in a power converter or the like employing the wiring body 1, the advantage that the conventional wiring body 8 has a small inductance component is maintained as it is.
In addition to the above-described features, the following features can be provided as in the case where the wiring body 8 of the conventional example is used. Since the jump voltage value generated at the time of switching of the power semiconductor element 7 is small, it is possible to simplify the protection equipment for that purpose or to improve the reliability of the power converter and the like.
【００２８】並列接続される電力用半導体素子間の通
流電流を均等化できることで、電力用半導体素子間の通
流電流を均等化するための周知の処置が不要になるか、
電力用半導体素子の並列個数の低減、あるいは、同一の
並列個数の場合には電力変換装置などの出力容量を増大
できる。前述の説明では、配線体１は直流用の２層の導
電層を備えるとしてきたが、これに限定されるものでは
なく、例えば、交流用の導電層も備えることで，導電層
の層数は３層またはそれ以上であってもよく、その場合
には、両面露出領域８９に形成される貫通孔３１は、各
主極端子の相互間に必要に応じて形成すればよい。Whether the current flowing between the power semiconductor elements connected in parallel can be equalized, so that a well-known measure for equalizing the current flowing between the power semiconductor elements becomes unnecessary,
The number of parallel power semiconductor elements can be reduced, or the output capacity of a power converter or the like can be increased if the number of power semiconductor elements is the same. In the above description, the wiring body 1 has two DC conductive layers. However, the present invention is not limited to this. For example, by providing an AC conductive layer, the number of conductive layers is reduced. Three or more layers may be provided, and in that case, the through-holes 31 formed in the double-sided exposed regions 89 may be formed between the main pole terminals as needed.
【００２９】[0029]
【発明の効果】この発明による電力用半導体素子相互接
続用の配線体では、前記課題を解決するための手段の項
で述べた構成とすることにより、従来例による配線体が
持つインダクタクス成分が小さいという特長，および外
形寸法をそのまま維持しながら、電力半導体素子の高使
用電圧化に対応する沿面絶縁距離の規定値を満足する沿
面距離を得ることが可能になる。これにより、電力変換
装置などの半導体スタックの高出力化を、高使用電圧の
電力用半導体素子を採用することで、体格のさしたる増
大無しに実現が可能になる、との効果を奏する。According to the wiring body for interconnecting power semiconductor elements according to the present invention, by adopting the configuration described in the section of the means for solving the above problems, the inductance component of the conventional wiring body can be reduced. It is possible to obtain a creepage distance that satisfies the specified value of the creepage insulation distance corresponding to a higher operating voltage of the power semiconductor element while maintaining the feature of being small and the external dimensions as they are. As a result, there is an effect that it is possible to increase the output of a semiconductor stack such as a power conversion device by employing a power semiconductor element with a high working voltage without increasing the physical size.
【図１】この発明の実施の形態の一例による電力用半導
体素子相互接続用の配線体の図７と対応する部位を示す
上面図FIG. 1 is a top view showing a portion corresponding to FIG. 7 of a wiring body for interconnecting power semiconductor elements according to an example of an embodiment of the present invention;
【図２】図２は、図１に示した配線体の電力用半導体素
子の要部と共に示した図１におけるＮ−Ｎ断面図FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line NN in FIG. 1 together with a main part of the power semiconductor element of the wiring body shown in FIG. 1;
【図３】一般例の電力変換装置の電力用半導体素子周辺
の電気回路構成を示す回路図FIG. 3 is a circuit diagram showing an electric circuit configuration around a power semiconductor element of a power converter of a general example.
【図４】従来例の電力用半導体素子相互接続用の配線体
を周辺装置と共に示す前面図FIG. 4 is a front view showing a conventional wiring body for interconnecting power semiconductor elements together with peripheral devices.
【図５】図４におけるＪ−Ｊ矢視図5 is a view taken in the direction of arrows JJ in FIG. 4;
【図６】図４に関する上面図FIG. 6 is a top view related to FIG. 4;
【図７】図６のＱ部に対応する部位の従来例の電力用半
導体素子相互接続用の配線体を示す詳細図で、（ａ）は
上面図、（ｂ）は図７（ａ）におけるＫ−Ｋ断面図7A and 7B are detailed views showing a wiring body for interconnecting power semiconductor elements according to a conventional example at a portion corresponding to a portion Q in FIG. 6, wherein FIG. 7A is a top view and FIG. KK sectional view
【図８】図４〜図７に示した配線体の電力用半導体素子
の要部と共に示した図７（ａ）におけるＭ−Ｍ断面図FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line MM in FIG. 7A together with a main part of the power semiconductor element of the wiring body shown in FIGS. 4 to 7;
１ 配線体 ２ 導電層 ２１ 削除部 ３ 電気絶縁層 ３１ 貫通孔 ８９Ａ 両面露出領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wiring body 2 Conductive layer 21 Deletion part 3 Electric insulating layer 31 Through hole 89A Double-sided exposed area
Claims (1)
つ複数の主極端子の相互間の電気接続を行う配線体であ
り、異なる主極端子がそれぞれに接続される導電性薄板
材製の複数の導電層と、これ等の導電層に介挿される電
気絶縁性シート材製の電気絶縁層とを備えた電力用半導
体素子相互接続用の配線体において、 前記導電層は、異なる導電層の間に電気絶縁用の沿面距
離を確保するために成形処理が施され、前記電気絶縁層
は、導電層に前記成形処理が施されることで両側面に導
電層が存在しない両面露出領域が形成されると共に，こ
の両面露出領域の少なくとも主極端子の近傍の部位に空
隙部を形成するための貫通孔を有することを特徴とする
電力用半導体素子相互接続用の配線体。1. A wiring body for electrically connecting a plurality of main pole terminals of a plurality of power semiconductor elements, each of which is made of a conductive thin plate material to which a different main pole terminal is connected. In a wiring body for power semiconductor element interconnection comprising a plurality of conductive layers and an electric insulating layer made of an electric insulating sheet material interposed between these conductive layers, the conductive layer is formed of a different conductive layer. A molding process is performed in order to secure a creepage distance for electrical insulation therebetween, and the electrically insulating layer is formed with a double-sided exposed region where no conductive layer is present on both sides by performing the molding process on the conductive layer. A wiring body for interconnecting power semiconductor elements, characterized in that the wiring body has a through hole for forming a void at least in a portion of the both-side exposed region near the main pole terminal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24737198A JP2000077587A (en) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | Wiring body for interconnecting power semiconductor element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24737198A JP2000077587A (en) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | Wiring body for interconnecting power semiconductor element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077587A true JP2000077587A (en) | 2000-03-14 |
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ID=17162445
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP24737198A Pending JP2000077587A (en) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | Wiring body for interconnecting power semiconductor element |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000077587A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010109062A (en) * | 2008-10-29 | 2010-05-13 | Denso Corp | Semiconductor module for electric power |
-
1998
- 1998-09-01 JP JP24737198A patent/JP2000077587A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010109062A (en) * | 2008-10-29 | 2010-05-13 | Denso Corp | Semiconductor module for electric power |
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