JP3705755B2 - パワー半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、底面金属基板を備えた樹脂封止方式の内部絶縁型パワー半導体装置に係り、特に、高信頼性で高耐圧が要求される電力変換装置に好適なパワー半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
IGBT、ダイオード、GTOなど各種のパワー半導体素子は、その耐圧や電流容量に応じて、従来からインバータ装置などの電力機器に広く用いられているが、中でもIGBTは、電圧制御型の半導体素子であり、制御が容易であることや、大電流の高周波動作が可能であることなどの特徴を有していることから、近年、重用されるようになっている。
【0003】
ところで、近年は、このようなパワー半導体素子については、それらの素子を複数個、モジュール化して使用するのが一般的であるが、このときのモジュール構造の一種に、合成樹脂の絶縁容器を用いた密封方式のパワー半導体モジュールが知られている。
【0004】
そして、このモジュール構造の半導体装置は、多くの場合、モジュールの底面金属基板とモジュール内の電流通電部がモジュールの内部で電気的に絶縁されている、いわゆる内部絶縁構造に作られており、このため、インバータ装置などに対する実装が容易になっていることもあり、近年、急速に応用範囲拡がってきている。
【0005】
ところで、これらの半導体装置モジュールについては、その外部絶縁性に関する指針として、日本国内では、JEM規格(日本電機工業会標準規格)が、そして海外では、IEC規格(International Electro technical Commission)などがあり、これらにより、当該半導体装置が使用される環境、印加電圧などに応じて絶縁に必要な沿面距離や空間距離が規定されている。
【0006】
ここで、半導体装置の大きさに制約が無い場合には、特に問題は無く、底面金属基板と端子の間、端子相互間などでの絶縁距離については、半導体モジュール自体を大型化すればよく、この場合、必要な絶縁距離は容易に確保できる。
しかし、半導体装置に小型化、薄型化が要求される場合は、各部分で必要とする沿面距離や空間距離を平坦な絶縁面によって確保するのが難しくなる。
【0007】
そこで、一般的には、例えば特開平1-144662号公報に示されているように、主端子間の絶縁面にストライプ状の溝を設けて沿面距離を確保する方法が用いられており、このとき、特に底面金属板に近接する端子については、該当する端子の周辺を溝で囲むなどの方法により沿面距離を確保していた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、沿面距離や空間距離の確保に充分な配慮がされているとは言えず、このため、小型化に問題点があった。
詳しく説明すると、一般的に必要とする絶縁距離は、当該半導体装置の定格電圧や絶縁定格の向上に伴って大きくなり、従って、高耐圧になるにつれ、絶縁距離、すなわち底面金属基板と各端子までの距離が多く必要になり、これを確保するため半導体モジュールの高さが増加する。
【0009】
また、例えば2in1モジュールのように、同一モジュール内部に異なった電圧部分が複数箇所ある場合は、異った電圧間の端子についての間隔は更に広くする必要があるが、これらは何れも半導体装置の小型化に障害となる。
更に、このように絶縁距離の確保を、半導体モジュールの高さの増加と各端子の隔離に依存した場合には、端子の位置に制約を受けてしまう。
【0010】
一方、半導体装置の側面に凹凸を付けることで沿面距離を確保する従来技術の場合は、凹凸によりモジュール内部にデッドスペースが発生してしまうので、半導体装置内の部品配置が制約され、且つ、樹脂部品の成型に必要な金型の形状が複雑になり、設計が難しくなってしまうという問題もある。
【0011】
本発明の目的は、高耐圧仕様のモジュール化された薄型で小型のパワー半導体装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、底面金属基板を備えた一方の面と、該一方の面に対向し複数の端子が配置された他方の面と、前記一方の面と前記他方の面とを結ぶ外周面とを備え、複数のIGBT素子を内蔵させた樹脂封止方式の内部絶縁型パワー半導体装置において、前記複数の端子のうち、前記IGBT素子の制御端子は、前記他方の面にそのまま配置し、前記IGBT素子に主電流を流す主端子は、前記他方の面から離間させた面に配置し、前記他方の面と前記外周面との接続部の全周に、当該外周面から延在させた絶縁壁部を設け、前記一方の面から測った前記他方の面の高さをH1とし、前記一方の面から測った前記主端子が配置されている面の高さをH2とし、前記一方の面から測った前記絶縁壁部の端部の高さをH3としたとき、H1<H3<H2の関係が満たされているようにして達成される。
【0013】
このとき、前記周絶縁壁部と、前記端子の中で最も低い位置にある端子の高さの差が、前記底面金属基板の底面から当該半導体装置の最上面までの高さの5%以上あるようにしても上記目的が達成でき、このとき、前記絶縁壁部の最大の高さにある部分と、前記端子の中で最低の高さにある端子との高さの差が、2mmから20mmの範囲にあるようにしても、同じく上記目的が達成できる。
【0014】
また、このとき、前記底面金属基板と同電位にある部分と前記各端子までの絶縁距離が、沿面距離では53mm以上、空間距離では32mm以上であるようにしてもよく、更には、当該パワー半導体装置が絶縁定格9kVrms以上であるようにしてもよい。
【0015】
この結果、本発明によれば、半導体装置全体のサイズが小型化でき、モジュール内部のレイアウトに制限を与えないで絶縁距離を確保し、高絶縁仕様のパワー半導体装置を提供することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるパワー半導体装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
図1は本発明をIGBTモジュールに適用した場合の一実施形態に係るパワー半導体装置の斜視図で、図2は等価回路、それに図3は正面図と横側面図及び縦側面図であり、以下、これらの図を参照して説明する。なお、この図において、10はモジュールで、パワー半導体装置を表わし、409は端子ブロックで、412はケースを表わす。
【0017】
ここで、このようなモジュール10の場合、その内部と外部の双方で絶縁を確保する必要があるが、この実施形態の場合、まず、モジュールの内部での絶縁については、後述するように、内部にある絶縁基板により確保するが、モジュール外部の絶縁については、端子ブロック409とケース412の表面での沿面距離と空間距離によって確保するようになっている。
【0018】
そして、このモジュール10の場合、モジュール外部の絶縁には、素子主耐圧に関する絶縁(各端子相互間での絶縁のこと)と、モジュールとしての絶縁(モジュールの導体部分と各端子の間での絶縁のこと)の2種類がある。
【0019】
ここで、このモジュールを電力変換装置などに装着して動作させたとき、装置内の他の機器、例えば冷却フィンなどとモジュールの各端子間の絶縁が確保されるようにする必要があるが、これのことを、ここではモジュールとしての絶縁と呼んでいるのであり、これは、上記したように、モジュールの導体部分と各端子の間での絶縁のことになる。
【0020】
そして、まず、素子主耐圧に関する絶縁については、半導体素子のコレクタとエミッタの端子間に充分な絶縁を確保する必要がある。これは、これらの間に半導体素子の耐圧に相当する電圧の印加が想定されるからである。
【0021】
このことは、図1において、コレクタ主端子101及びコレクタセンス端子105とエミッタ主端子102及びエミッタセンス端子104の間に充分な絶縁を確保する必要があることを意味する。また、ここで、ゲート端子103も、コレクタ主端子101及びコレクタセンス端子105に対して充分な絶縁の確保を要する。
【0022】
そこで、この実施形態では、まず、コレクタ主端子101とエミッタ主端子102の間の絶縁は、これらの間に間隔W1を設けた上で、各主端子の位置を高さh1にすることにより確保されるようにしている。
【0023】
また、このとき、エミッタセンス端子104とコレクタセンス端子105の間には、間隔W2を設けると共に、この間に絶縁確保用の溝110を設けることにより、必要な絶縁が確保されるようにしてある。
【0024】
次に、モジュールとしての絶縁については、図1において、コレクタ主端子101、エミッタ主端子102、ゲート端子103、エミッタセンス端子104、それにコレクタセンス端子105の全ての端子を、モジュールの底面にある金属基板106とモジュール取付けボルト受け用金属カラー107から絶縁することを意味する。
【0025】
そこで、この実施形態では、金属基板106の底面からモジュールの端子が配置されている部分の高さよりも高く形成した絶縁壁部108をモジュールの外周部分に設け、これによりモジュールとしての絶縁が確保されるようにする。
【0026】
そして、この実施形態では、ゲート端子103とエミッタセンス端子104、それにコレクタセンス端子105が配置される部分の高さH1と、コレクタ主端子101とエミッタ主端子102が配置される部分の高さH2を異なった寸法にしてあり、これにより、図1に示すように、H1<H3<H2の関係が成り立つようにしてある(ここで、H4については後述する)。
【0027】
このように、ケース外周の高さH3を、端子高さの中で一番低い高さH1より高くすることで、底面金属基板106から端子までの沿面距離と空間距離を、双方共に充分に長くすることができる(H1<H3<H2)。
【0028】
更に、ゲート端子103やエミッタセンス端子104など、モジュールの外周に近い位置に配置された端子がある場合、この実施形態では、絶縁壁部108の一部を更に高くて、高さH4(H2<H4)の絶縁壁109を設け、これにより、同じく充分な絶縁距離が確保できるようにしてある。
【0029】
次に、この本発明の実施形態に係るIGBTモジュールについて、製造工程も含めて更に詳細に説明する。
まず、この実施形態では、図4に示すように、半導体素子401と底面金属基板106の間に複合絶縁基板403を配置し、これよりモジュール内部の絶縁が確保されるようにしている。ここで、この図4は、図3のA−A線による断面図である。
【0030】
まず、複合絶縁基板403は、例えばAlN(窒化アルミニウム)の絶縁基板404の一方と他方の面に、例えばモジュール内部の回路パターンを形成している銅箔405と、半田接合用の銅箔406を予め銀ろう等の高融点接合材で接合させたものである。
【0031】
そして、この実施形態におけるモジュール内部の絶縁は、この絶縁基板404の絶縁耐量(AlN基板自体の厚さ、銅箔405から銅箔406までの沿面距離W3、回路パターン間の沿面距離W4)によって確保されるようにしてある。
【0032】
ここで、このモジュールに搭載される複数のIGBTなどの半導体素子401は、半田402によって複合基板403の一方の銅箔405に接合される。そして、複合絶縁基板403は、その銅箔406が半田407により接合されることにより、例えば銅の底面金属基板106に取付けられる。
【0033】
そして、複合絶縁基板403上の銅箔405により形成されている回路パターンの所定の部分には、半田408によりコレクタ主端子101が接合され、その他、この図4には表わされていないが、エミッタ主端子102、ゲート端子103、エミッタセンス端子104、コレクタセンス端子105も、この銅箔405の回路パターンに夫々接合されている。
【0034】
このとき、これらの端子は、予めPPS(ポリフェニレン・サルファイド)などの合成樹脂で作られた端子ブロック409に一体化されているが、この端子ブロック409には、各端子に対応してナット410が設けてあり、モジュール実装後、これに配線接続用のボルトを係合させ、導線を取付け、このIGBTモジュールに対する外部回路の接続が得られるようになっている。
【0035】
次に、端子ブロック409が取付けられている側から、底面金属基板106に合成樹脂(PPS)のケース412を被せ、シリコーン樹脂411により接合させるのであるが、このケース412には、既に説明したように、モジュール外部の絶縁距離確保のための絶縁壁部108が設けられている。
【0036】
このとき、ケース412の内側と端子ブロック409の外側には、モジュールの全周に渡ってクランク構造部413が形成してあり、この部分で相互に係合するようになっていて、ここに熱硬化型のエポキシ樹脂414を注入、硬化させることにより一体化され、内部が密封されるようになっている
次に、端子ブロック409に設けてある注入口301(図3)からモジュール内にシリコーンゲル415を注入し、内部に充填させ、半導体素子401の周辺を封止する。そして、このシリコーンゲル415の注入後、注入口301にはシリコーンゴム製のキャップを装着し、モジュール内を密封するのであるが、このとき、シリコーンゲル415の熱変形を吸収するのに必要な空間416がモジュールの中に残されるようにする。
【0037】
以上の結果、この実施形態によれば、モジュールを薄型化し小型化しても、各端子間及び各端子と共通電位点の間に必要な沿面距離と空間距離が容易に得られることになり、従って、この実施形態によれば、容易にモジュールの薄型化と小型化を図ることができる。
【0038】
ところで、この実施形態では、ケース外周部に高さの異なる絶縁壁部を設け、これにより必要とする絶縁距離が得られるようにしたものなので、ケースの形状を変えるだけで、モジュールとしての絶縁距離が容易に変更することができ、これにより各種の絶縁定格に対応したモジュールが、大きな変更を要すること無く容易に得ることができる。
【0039】
そこで、まず、この点について説明すると、このモジュールにおける絶縁距離(沿面距離、空間距離)は、そのモジュールの用途に応じて各種規格によって定められている。
【0040】
例えば、鉄道車両用のIGBTモジュールの場合は、モジュールに使用される樹脂の材質や、モジュールが実装される場所の環境によっても異なるが、IEC規格(IEC‐60077‐1 1999)があり、これにより、以下の表1に示すように、架線電圧に応じた絶縁距離が規定されている。
【0041】
【表1】
そこで、まず、本発明の実施形態によるモジュールの薄型化について、図5により、従来技術のモジュールと比較して説明する。
いま、図5の(a)に示すモジュールが、表1で規定されている1.5kV架線用のIGBTモジュールを従来技術によって作成した場合のモジュールであるとする。そして、この1.5kV架線用のIGBTモジュールを、3kV架線用に対応させて絶縁性を向上させるためには、底面金属基板106に最も近いゲート端子103までの絶縁距離を、新たに3kV用に確保する必要がある。
【0042】
このとき、本発明の実施形態によれば、図5(b)に示すように、ケースの外周部に所定の高さH3の絶縁壁部を設けるだけで対応でき、このとき、コレクタ主端子101とエミッタ主端子102の高さH2については変更を要しないため、モジュールの実装に際して、外部回路や他の部品などについてはそのまま共用することができ、従って、定格仕様の変更に容易に対応することができる。
【0043】
また、このとき、端子ブロックのゲート端子103が配置されていない部分については、その他の端子の位置に応じてケース外周(絶縁壁部)の高さを低くすることもできる。
【0044】
一方、従来技術の場合は、図5(c)に示すように、ゲート端子103がある位置までモジュールの高さを増加させる必要があり、このため、コレクタ主端子101とエミッタ主端子102の高さがH2からH5まで増加し、この結果、モジュールが高くなってしまうので、モジュール実装後の回路を共用することができず、大幅な変更を要することになる。
【0045】
従って、従来技術では定格仕様の変更に対応するのが困難な上、コレクタ主端子101とエミッタ主端子102のモジュール内部に接続されている部分が長くなってモジュールの内部インダクタンスが増加してしまうという好ましくない特性になってしまう。
【0046】
また、このように、モジュール容積が大きくなることから、従来技術では、温度サイクルによる変位量が増加し、モジュールの信頼性(端子接合に使用している半田や樹脂材の耐量)が低下する上、モジュール重量が増加するなど種々の問題が生じる。
【0047】
ここで、図5の(d)は、ケースの側面に凹凸501を設け、沿面距離を確保するようにした従来技術によるモジュールの一例であるが、この場合、凹凸501では空間距離が確保できないので、モジュールの高さを増加させる必要があり、薄型化には対応できない。
【0048】
しかも、この場合、凹凸501が、図示のように、3本設けられている場合でいえば、約9mm、モジュール内部の有効領域が小さくなる。すなわち、外側の幅が寸法L1から寸法L2に減少してしまうので、その分、内部の幅も小さくなってしまう。更に、この場合、ケースの外形が複雑になった分、ケース形成用の金型も複雑になり、形成も難しくなるなど種々の問題が生じてしまう。
しかるに、本発明の実施形態によれば、上記した問題の虞れは全く生ぜず、上記したように、定格仕様の変更に容易に対応することができる。
【0049】
次に、この実施形態における絶縁壁部の高さによるモジュールの沿面距離と空間距離の増加について、図6により説明する。
ここで、図6(a)は絶縁壁部108の高さと絶縁距離の関係を示したもので、同図(b)は、この実施形態によるモジュールのゲート端子103を含む一部の断面であり、このとき実線で示してある沿面距離601は、絶縁壁部108の高さ(H3−H1)の増加に比例して大きくなるが、破線で示した空間距離602は、端子103から絶縁壁部108までの距離Xに依存し、距離Xが大きくなるにつれ、増加の割合は小さくなり、一方、絶縁壁部108の高さが低いときも増加の割合が小さい。
【0050】
このようなモジュールの場合、絶縁壁部108と端子103の絶縁距離としては、沿面距離と空間距離の双方を確保する必要があり、従って、この絶縁壁部108の高さ(H3−H1)は、モジュール全体の高さの5%以上、具体的には2mm以上とすることが望ましく、これにより絶縁壁部の高さに応じた沿面距離と空間距離の双方の延長効果を得ることができる。
【0051】
一方、この絶縁壁部を高くした場合、モジュール実装時のボルト締め付けや、配線作業の弊害になる虞れが生じ、また、高くするにつれ、壁部自体の機械的強度確保のため、壁の厚さを増す必要があり、モジュール上面内にデッドスペースが多く生じる。このため、壁部の高さは20mm以下にするのが望ましい。
【0052】
次に、これら本発明の実施形態における絶縁距離について、更に詳細に説明する。
まず図7は、図3のB−B断面図で、コレクタセンス端子105と底部金属基板106の間の断面構造を示したものであるが、ここで、半導体装置は、通常、冷却フィンに取付けて使用され、この実施形態によるIGBTモジュールもAl(アルミニウム)などからなる金属製の冷却フィン701上に配置され、金属製カラー107とボルト702により相互に結合される。
【0053】
そうすると、この場合、冷却フィン701は共通電位になっており、これと底面金属基板106、取付けボルト702、金属製カラー107は同電位になり、従って、モジュール外部の絶縁距離の確保には、このフィン側電位点と各端子間の空間距離と沿面距離の双方の確保を要する。このとき、図示の例では、コレクタセンス端子105からの沿面距離は実線601で表わされ、空間距離は破線602で表わされる。
【0054】
このとき、上記実施形態によれば、コレクタセンス端子105の高さH1より高い寸法H3の絶縁壁部108をモジュール上面の周辺部に設けることにより、沿面距離と空間距離を共に長くできることが判る。
【0055】
次に図8は、図3のC−C断面図で、エミッタ主端子102と底部金属基板106の間の断面構造を示したものであり、この場合も沿面距離は実線601で、空間距離は破線602で、夫々示してある。
【0056】
このときも、この実施形態では、主端子高さH2に対して低いが、ゲート端子103高さH1よりケース外周高さH3を高くすることで、沿面距離、空間距離の双方とも長く取ることができることが判る。
【0057】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
ここで、これまで説明した実施形態では、モジュールのケース412に絶縁壁108を設けていたが、このようなモジュールとしては、モジュールの上面に後でケース蓋を取付けて封止する方式のものがあり、本発明は、このようなモジュールにも適用することができる。
【0058】
そこで、このような、後でケース蓋を取付ける方式の半導体モジュールに本発明を適用した場合の実施形態について、図9(a)により説明すると、この実施形態では、予めケース蓋901の外周部に突出部903を設けておき、このケース蓋901をケース412に取付けたとき、その上端部に絶縁壁部108が形成されるようにしたもので、これによっても同じように絶縁距離を長くすることができる。
【0059】
一方、図9(b)は、モジュール組立後、ケース412の上端部に絶縁壁部108となる枠部材902を取付け、これにより絶縁壁部108が形成されるようにしたものであり、この場合も、枠部材902とケース412がエポキシ樹脂などで完全に一体化されるようにしてやれば、同じように絶縁距離を長くすることができる。なお、この場合、部材902の材質については、絶縁規格を満足する材料であればケース側412や上面の樹脂材と同一にする必要はない。
【0060】
次に、以上に説明した本発明の実施形態に係るモジュール10の実装例について説明する。
図10は、本発明の実施形態に係るモジュール10の実装に際してのゲート配線1001とエミッタセンス配線1002の接続状況の一例を示したもので、このとき、特に図1により説明したように、モジュール10の取付ボルト702に近い部分に、ケース20の外周の高さを一部だけ高くした絶縁壁部109が設けられていることから、充分な絶縁距離が確保されていることが判る。
【0061】
この絶縁壁部109の幅Wは、沿面距離601が、図示のように、絶縁壁部109を迂回する経路になったときでも、規格で規定された沿面距離が確保できるよな寸法にしておく必要があり、このことは、空間距離に関しても同じであることは言うまでもない。
【0062】
しかも、本発明の実施形態の場合、絶縁壁部108の全体を高くするのではなく、必要な部分だけが絶縁壁部109として高くしてあり、従って、この幅Wを必要な範囲で最小に抑えておくことにより、配線の引き回しを妨害する虞れがなく、配線が容易になるので、モジュール実装時の障害になることはない。
【0063】
次に、図11は、本発明の実施形態に係るモジュール10をモータ駆動用のインバータ装置に実装した場合の等価回路と横方向からの一部側面図を示したもので、この場合、一般的に、各モジュール10は、例えばAlからなる金属製の冷却フィン701にボルト702で実装される。
【0064】
各モジュール10間の接続については、中間電位になる配線部分が1本のブスバー1103により配線される。そして、コレクタ側とエミッタ側を夫々ブスバー1104、1105で配線し、これらをU相とV相、W相の上アームと下アームについて3相分配線した上で、直流電源電圧1106を供給し、中間電位になるブスバー1103の各相をモータ1107に接続し、このモータ1107を3相交流により駆動するのである。
【0065】
このとき、直流電源電圧1106が高く、モジュール10の絶縁距離が必要な場合、モジュール実装後、各ブスバーとモジュールを実装した後のボルト702との空間距離も考慮する必要があるが、この実装例では、折曲部1108で示すように、ブスバーを曲げて立ち上げることにより、必要とする空間距離H6を確保しており、従って、ケース外周の高さH4が主端子高さH2より高くなっていても弊害は生じない。
【0066】
なお、ケース外周の高さH4が必要以上に高いと、ブスバーを大きく迂回させる必要が生じてしまうので、このケース外周高さH4は、絶縁規格により設定された値に応じて最小限に抑えることが望ましい。
【0067】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果がある。
(1) ケースの変更だけで高絶縁の半導体モジュールが提供できる。
(2) 半導体モジュール内部の配線によるインダクタンスを小さくできる。
(3) 半導体モジュール内部の樹脂量が低減でき、温度サイクルによる応力歪を小さくすることで長寿命化できる。
【0068】
(4) 半導体素子の定格が同じで、絶縁定格を向上させた製品の端子位置を共通化でき、半導体モジュールの実装配線を共通化できる。
(5) 半導体モジュールの側面に凹凸を設ける必要がないので、内部のデッドスペースが抑えられ、樹脂ケース形成用の金型設計が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるパワー半導体装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図2】本発明の一実施形態の等価回路図である。
【図3】本発明の一実施形態の3面図である。
【図4】本発明の一実施形態における或る一部の断面図である。
【図5】本発明の実施形態に係るモジュールと従来技術によるモジュールの比較説明図である。
【図6】本発明の実施形態における絶縁壁高さと絶縁距離を示す特性図である。
【図7】本発明の一実施形態における他の一部の断面図である。
【図8】本発明の一実施形態における別の一部の断面図である。
【図9】本発明の他の実施形態を説明するための断面図である。
【図10】本発明に係るモジュールの実装状態の一例を示す説明図である。
【図11】本発明に係るモジュールの実施形態の他の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
101 コレクタ主端子
102 エミッタ主端子
103 ゲート端子
104 エミッタセンス端子
105 コレクタセンス端子
106 底面金属基板
107 金属カラー
108 モジュール外周に設けた高さH3の絶縁壁部
109 モジュール外周に設けた高さH4(H4>H3)の絶縁壁部
110 絶縁確保溝
301 シリコーンゲル注入口
401 半導体素子
402、407、408 半田
403 複合絶縁基板
404 絶縁基板
405、406 銅箔
409 端子ブロック
410 ナット
411 シリコーン樹脂
412 ケース
413 クランク構造部
414 エポキシ樹脂
415 シリコーンゲル
416 モジュール内部空間
501 ケース側面の凹凸
601 沿面距離
602 空間距離
701 冷却フィン
702 モジュール取付ボルト
901 ケース蓋
902 枠部材(後付け絶縁壁)
903 突出部
1001 ゲート配線
1002 エミッタセンス配線
1102 IGBTモジュール
1103〜1105 ブスバー
1106 直流電源電圧
1107 モータ
1108 折曲部
Claims (9)
- 底面金属基板を備えた一方の面と、該一方の面に対向し複数の端子が配置された他方の面と、前記一方の面と前記他方の面とを結ぶ外周面とを備え、複数のIGBT素子を内蔵させた樹脂封止方式の内部絶縁型パワー半導体装置において、
前記複数の端子のうち、前記IGBT素子の制御端子は、前記他方の面にそのまま配置し、前記IGBT素子に主電流を流す主端子は、前記他方の面から離間させた面に配置し、
前記他方の面と前記外周面との接続部の全周に、当該外周面から延在させた絶縁壁部を設け、
前記一方の面から測った前記他方の面の高さをH1とし、前記一方の面から測った前記主端子が配置されている面の高さをH2とし、前記一方の面から測った前記絶縁壁部の端部の高さをH3としたとき、H1<H3<H2の関係が満たされていることを特徴とするパワー半導体装置。 - 請求項1に記載のパワー半導体装置において、
前記絶縁壁部に、前記一方の面から測った高さをH4としたとき、H4>H2の関係が満たされている部分が備えられていることを特徴とするパワー半導体装置。 - 請求項1に記載のパワー半導体装置において、
前記高さH3と前記高さH1の差が、少なくとも前記高さH2の5%であることを特徴とするパワー半導体装置。 - 請求項2に記載のパワー半導体装置において、
前記高さH1と前記高さH4の差が2mmから20mmの範囲にあることを特徴とするパワー半導体装置。 - 請求項1に記載のパワー半導体装置において、
前記底面金属板と同電位にある部分から前記各端子までの絶縁距離が、沿面距離では53mm以上、空間距離では32mm以上であることを特徴とするパワー半導体装置。 - 請求項1乃至請求項5に記載の何れかのパワー半導体装置において、
当該パワー半導体装置が絶縁定格9kVrms以上であることを特徴とするパワー半導体装置。 - 請求項1又は請求項2に記載のパワー半導体装置において、
前記絶縁壁部が前記外周面と一体に形成されていることを特徴とするパワー半導体装置。 - 請求項1又は請求項2に記載のパワー半導体装置において、
前記絶縁壁部が前記外周面と別体に形成されていることを特徴とするパワー半導体装置。 - 請求項8に記載のパワー半導体装置において、
前記絶縁壁部は、前記端子が配置されているケース蓋部と一体に形成されていることを特徴とするパワー半導体装置。
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