WO2008026485A1 - Electric power converter - Google Patents

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WO2008026485A1
WO2008026485A1 PCT/JP2007/066265 JP2007066265W WO2008026485A1 WO 2008026485 A1 WO2008026485 A1 WO 2008026485A1 JP 2007066265 W JP2007066265 W JP 2007066265W WO 2008026485 A1 WO2008026485 A1 WO 2008026485A1
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heat
circuit board
printed circuit
chip
temperature
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Morimitsu Sekimoto
Hitoshi Haga
Kenichi Sakakibara
Reiji Kawashima
Abdallah Mechi
Toshiyuki Maeda
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Daikin Industries, Ltd.
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    • H05K2203/08—Treatments involving gases
    • H05K2203/081—Blowing of gas, e.g. for cooling or for providing heat during solder reflowing

Definitions

  • the present invention relates to an inverter that converts a DC voltage into an AC voltage and a power converter such as a converter that converts an AC voltage into a DC voltage.
  • Patent Document 1 discloses that the use of an element made of a SiC semiconductor as a main switching element can increase the carrier frequency of PWM control and can improve the efficiency compared to the conventional configuration. Yes.
  • Wide bandgap semiconductors such as the above-mentioned SiC semiconductors have a dielectric breakdown electric field about 10 times higher than that of conventional Si semiconductors, which makes it easy to increase the breakdown voltage of the device, and the same breakdown voltage. Since the device thickness can be reduced compared to the case of Si semiconductor, the conduction loss is small and the device can be made small.
  • Patent Document 1 JP-A-2006-42529
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to prevent the heat-resistant temperature from being generated by the heat generated in the chip even when the chip is formed of a wide band gap semiconductor. Try to obtain power converters that are configured so that low components are not thermally damaged.
  • the peripheral component (25) having a low heat-resistant temperature is thermally caused by the heat of the chip (21) made of a wide band gap semiconductor.
  • the peripheral component (25) and the chip (20) including the chip (21) were thermally insulated from the heat resistant high V and the chip part (20).
  • the wide band gap semiconductor chip (21) and a member (22, 23) having a heat resistance temperature equal to or higher than that of the chip (21) are configured.
  • a power conversion device including a chip portion (20), a heat resistant temperature lower than that of the chip (21), and a peripheral component (25) located around the chip portion (20). To do.
  • the chip part (20) and the peripheral part (25) are thermally insulated so that the temperature of the peripheral part (25) does not exceed the heat resistance temperature of the peripheral part (25).
  • the thermal insulation includes a material that suppresses heat transfer that does not completely block heat transfer.
  • the chip (21) made of a wide band gap semiconductor can be operated under high temperature conditions, and the chip (21) can be downsized and operated at high speed.
  • the chip portion (20) guides the heat of the chip (21) to the heat dissipation means (23) and the heat dissipation means (23) for radiating the heat of the chip (21). And at least one of the heat transfer member (22) and the heat dissipating means (23) via the heat insulating member (24) as the heat insulating means. It shall be supported by peripheral parts (25) (second invention).
  • the heat generated in the chip (21) is radiated from the heat radiating means (23) via the heat transfer member (22), and thus the temperature of the chip (21) is efficiently reduced. be able to.
  • the heat insulating member (24) is a heat-resistant adhesive for bonding the peripheral component (25) to at least one of the heat transfer member (22) and the heat dissipating means (23).
  • the heat insulating adhesive is preferably a polyimide-based ceramic.
  • the thermal insulation means (26) is a heat shield (26) provided so as to suppress heat radiation from the tip portion (20) to the peripheral component (25). Liked! /, (4th invention). By providing the heat shield plate (26) in this way, heat radiation from the chip portion (20) can also be blocked, and the temperature rise of the peripheral component (25) can be reliably suppressed.
  • a package (41) enclosing a wide bandgap semiconductor chip and a pattern (44) to which a terminal (42) of the package (41) is connected are provided.
  • the printed circuit board (43) thus formed is intended as a power conversion device. Even when the temperature of the chip exceeds the heat resistance temperature of at least one of the components on the printed circuit board (43) and the substrate (43), the printed circuit board (43) and the substrate (43) It is assumed that the package (41), the printed board (43), and the parts on the board (43) are thermally insulated so that the temperature of the parts is lower than the heat resistance temperature.
  • Heat transfer from 1) to the printed circuit board (43) can be suppressed, and the temperature of the printed circuit board (43) and the components on the circuit board (43) exceeds the heat resistance temperature. Can be surely prevented.
  • the maximum operable temperature of the Si semiconductor material is about 150 degrees
  • the heat-resistant temperature when the printed board (43) is a resin substrate is about 130 degrees.
  • the pattern (44) has a heat radiation area such that the temperature of the printed circuit board (43) is equal to or lower than the heat resistant temperature of the circuit board (43)! (42, 44) is preferably at least one member having the heat radiation area (seventh invention).
  • the heat generated in the chip in the package (41) is dissipated from at least one of the terminal (42) and the pattern (44) having a sufficient heat radiation area, so that the printed circuit board (43)
  • the force S is used to reliably prevent the temperature of the substrate from rising to a high temperature exceeding the heat resistance temperature of the substrate (43).
  • the thermal insulation means (46) is a blowing means (46) for sending wind toward at least one of the terminal (42) and the pattern (44)! Eighth invention).
  • the thermal insulation means (47) includes a heat shield (47) provided to suppress heat radiation from the package (41) to the printed circuit board (43). (Ninth invention). As a result, it is possible to reliably prevent the temperature of the printed circuit board (43) from rising due to heat radiation from the package (41).
  • a package (41) having a wide band gap semiconductor chip is mounted on a high heat resistant printed circuit board (51), and the heat resistant printed circuit board (51) has a low heat resistance.
  • the temperature rise of the low heat resistant printed circuit board (53) due to the heat of the chip was suppressed.
  • the object is a power conversion device including a substrate (51) and a printed circuit board (53) having a lower heat resistance than the above-mentioned maximum temperature and a low heat resistance.
  • the package (41) is mounted on the high heat resistant printed circuit board (51) so that the package (41) and the low heat resistant printed circuit board (53) are thermally insulated.
  • the printed circuit board (51) on which the package (41) having the chip is mounted has high heat resistance even when the temperature of the wide band gap semiconductor chip becomes high. (51) can be prevented from being thermally damaged.
  • the package (41) is mounted on the high heat resistant printed circuit board (51), and the heat transfer to the low heat resistant printed circuit board (53) is obstructed by the printed circuit board (51). Therefore, the temperature of the low heat resistant printed board (53) can be prevented from becoming high.
  • the package (41) has a heat shield (54, 55) that suppresses heat radiation to the low heat resistance printed circuit board (53)! Is preferred! /, (11th invention).
  • the low heat-resistant printed circuit board (53) is made high by the heat radiation of the package (41). It can be surely prevented from becoming warm.
  • the printed circuit board (61) on which the component made of the wide band gap semiconductor is mounted has a high temperature part (63) and a low temperature part ( 62), and the pattern (64, 64 ′) for electrically connecting the high temperature part (63) and the low temperature part (62) on the printed circuit board (61) has a heat transfer suppression means ( 64a, 65) are provided (the twelfth invention).
  • the element (67) having the high operating temperature and the element (66) having the low operating temperature are mounted on the printed circuit board (61), and both are electrically connected by the pattern (64). If the heat transfer suppression means (64a, 65) is provided in the pattern (64), the high temperature part (63), that is, the high operating temperature! / From the element (67) to the low temperature part ( 62), that is, it is possible to prevent the element (66) in the low temperature part (62) from being heated due to heat being transmitted to the element (66) at a low operating temperature.
  • the heat transfer suppression means (64) is preferably a portion (64a) having a relatively large thermal resistance in the pattern (64) (13th invention). In this way, by providing a relatively large heat resistance! /, Part (64a) on the pattern (64) as a heat transfer suppressing means, the high temperature part (63) to the low temperature part (62) are provided. Heat transfer can be suppressed, and the low temperature portion (62) can be prevented from becoming high temperature.
  • the heat transfer suppressing means (65) includes a resistor (65) provided in the pattern (64) so as to inhibit heat conduction from the high temperature portion (63) to the low temperature portion (62). Even so! /, (14th invention). Providing the resistor (65) in this way can also inhibit heat conduction from the high temperature part (63) to the low temperature part (62), and the low temperature part (62) becomes high temperature. Can be prevented.
  • the driver section (72) for driving the wide band gap semiconductor element (71) is also composed of a wide band gap semiconductor
  • the element (71) and the driver section ( 72) is disposed in the same package (70), and the peripheral component (73,74) becomes high temperature by thermally insulating between the package (70) and the peripheral component (73,74). Was to prevent.
  • a power conversion device including a driver unit (72) for driving (71) is an object.
  • the driver section (72) is also composed of a wide band gap semiconductor, and the element (71)
  • the package (70) and the peripheral parts (73, 74) located around the package (70) are thermally insulated.
  • the thermal protection of the driver part (72) arranged near the element (71) is not necessary.
  • the wide band gap semiconductor is a SiC semiconductor (sixteenth invention).
  • a SiC semiconductor by using a SiC semiconductor, a semiconductor chip (13) with low loss and high heat resistance can be obtained.
  • a chip made of a wide band gap semiconductor (a)
  • the chip (21) made of a wide band gap semiconductor can be operated under high temperature conditions, and the chip (21) can be downsized and operated at high speed.
  • the chip portion (20) includes a heat dissipating means (23) for dissipating heat from the chip (21), and the heat dissipating means (23).
  • a heat transfer member (22) for transferring heat, and at least one of the heat transfer member (22) and the heat dissipating means (23) is connected to a peripheral component (25 via a heat insulating member (24). ),
  • the peripheral component (25) is reliably prevented from becoming hot due to the heat of the chip (21), and at least the heat transfer member (22) and the heat radiating means (23) are at least.
  • One support structure can be simplified, and the entire apparatus can be reduced in size and cost.
  • the heat insulating member (24) is a heat-resistant adhesive
  • at least one of the heat transfer member (22) and the heat radiating means (23) is caused by the adhesive. It is securely supported by the peripheral component (25), and heat conduction from the heat transfer member (22) to the peripheral component (25) is suppressed, so that the peripheral component (25) is reliably heated. Can be prevented.
  • heat radiation from the tip portion (20) to the peripheral component (25) is suppressed by the heat shield plate (26). It is possible to reliably prevent the peripheral component (25) from becoming hot due to heat.
  • the chip portion (20) and the peripheral component (25) are electrically connected by the bonding wire (27)! / Through the member that electrically connects 20) and the peripheral component (25), it is possible to more reliably prevent the peripheral component (25) from becoming hot due to the heat of the chip portion (20).
  • the wide band gap semiconductor chip is encapsulated so that the temperature of the printed circuit board (43) and the components on the circuit board (43) is equal to or lower than the heat resistant temperature. Since heat transfer from the package (41) to the printed circuit board (43) on which the package (41) is mounted and components on the circuit board (43) is suppressed, the printed circuit board (43) and the circuit board (43) 43) It can prevent the above parts from getting hot and being thermally damaged.
  • At least one of the terminal (42) of the package (41) and the pattern (44) on the printed circuit board (43) is such that the temperature of the printed circuit board (43) is heat resistant. Since the heat dissipation area is such that the temperature is lower than the temperature, the heat of the chip in the package (41) is dissipated from at least one of the terminal (42) and the pattern (44), and the printed circuit board (43) Thus, the substrate (43) can be prevented from being thermally damaged.
  • the pattern (44) can efficiently dissipate the heat of the chip, and the printed circuit board (43) can be more reliably prevented from reaching a high temperature.
  • a heat shield (47) is provided so as to suppress the package (41) force and heat radiation to the printed circuit board (43). Therefore, it is possible to more reliably prevent the printed circuit board (43) from reaching a high temperature.
  • the package (41) having the wide bandgap semiconductor chip is mounted on the high heat resistant printed circuit board (51), thereby reducing the package (41). Since heat transfer to the heat resistant printed circuit board (53) is suppressed, it is possible to prevent the low heat resistant printed circuit board (53) from being damaged due to high temperature.
  • the heat shield (54, 55) is provided so as to suppress heat radiation from the package (41) to the low heat resistant printed circuit board (53). Therefore, it is possible to more reliably prevent the low heat resistant printed circuit board from becoming high temperature.
  • the element (66, 67) including the wide band gap semiconductor is mounted! /
  • the element (66, 67 ) Has a high operating temperature! /, A high temperature part (63) and a low operating temperature! /, A pattern (64) connecting the low temperature part (62) with heat transfer suppression means (64a, 65) Through the pattern (64), it is possible to prevent the low temperature portion (62) from becoming hot due to the heat of the high temperature portion (63) and being thermally damaged.
  • the thirteenth invention by providing the pattern (64) with a portion (64a) having a relatively high thermal resistance, heat conduction in the high temperature portion (63) can be reduced to the pattern (64). ), Which is hindered by the portion (64a) and can reliably prevent the low temperature portion (62) from becoming high temperature.
  • the fourteenth aspect of the invention by providing the pattern (64) with a resistor (65) that inhibits heat conduction from the high temperature portion (63) to the low temperature portion (62), It is possible to more reliably prevent the low temperature part (62) from being heated by the heat of the high temperature part (63) through the pattern (64).
  • the element (71) and the driver section (72) for driving the element (71) are configured by wide band gap semiconductors, and both are the same.
  • the package (70) is packaged together and the package (70) is thermally insulated from the peripheral components (73, 74). It is possible to prevent thermal damage to the peripheral parts (73, 74) transmitted to the peripheral parts (73, 74) having a lower heat resistance temperature.
  • thermal protection of the driver section (72) disposed near the element (71) is not necessary.
  • the wide band gap semiconductor is a SiC semiconductor, and a main switching element (13) that is small in size and operable at a high temperature is obtained.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a main circuit of a power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a chip mounting structure.
  • FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 2 according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a substrate laminated structure of the power conversion device according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 4 according to the third embodiment.
  • FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 4 according to a modification of the third embodiment.
  • FIG. 7 is a top view schematically showing a substrate structure of the power conversion device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 7 when a resistor is provided on the pattern in the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing the state of thermal insulation when (a) only the element is made of SiC, and (b) when the element and driver are made of SiC and packaged. Explanation of symbols
  • FIG. 1 shows an example of a circuit of a power conversion device (10) according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the power converter (10) includes a converter unit (11) that converts an AC voltage into a DC voltage, and an inverter unit that converts the DC voltage converted by the converter unit (11) into a three-phase AC voltage ( 12), the converter unit (11) is connected to the AC power source (1), and the inverter unit (12) is connected to the motor (2) as a load.
  • the converter unit (11) and the inverter unit (12) have a plurality of main switching elements (13, 13,%), And the main switching elements (13, 13,.
  • the switching operation of the converter unit (12) enables the rectification operation from AC voltage to DC voltage and the inverter unit (13) performs the power conversion operation from DC voltage to three-phase AC voltage. ing.
  • the converter unit (11) is a half bridge formed by the main switching elements (13, 13). A circuit assembled in a mold is provided, and one end of an AC power source (1) is connected between the two capacitors (14, 14) connected in series. Thereby, the converter part (11) and the capacitors (14, 14) constitute a voltage doubler circuit.
  • the power of a half-bridge type voltage doubler circuit may be a full-bridge type circuit that is not limited to this! /, Or a synchronous rectifier circuit that performs synchronous rectification. .
  • the main switching element (13) is composed of a wide bandgap semiconductor such as SiC that can operate at high speed and high temperature with low conduction loss.
  • the main switching element (13) may be, for example, an IGBT as shown in FIG. 1 or a unipolar transistor MOSFET as long as it can perform a switching operation.
  • Each main switching element (13) is provided with a diode (15) in antiparallel.
  • the power conversion device (10) is not limited to the above-described configuration, and may be, for example, a converter device that performs only a rectifying operation of an AC voltage force to a DC voltage. Alternatively, an inverter device that performs only power conversion from AC to AC voltage may be used.
  • the mounting structure of the chip in the case where the chip is constituted by a wide band gap semiconductor such as SiC in the power conversion device (10) having the above-described configuration will be described below. It should be noted that here, the force S for explaining an example in which the main switching element (13) is constituted by a wide bandgap semiconductor such as SiC, and other elements other than this are constituted by wide bandgap semiconductors. May be.
  • the chip (21) made of a wide gap semiconductor such as SiC can operate even in a high temperature environment, and since the chip (21) is at a high temperature, as shown in FIG. It is connected to a heat sink (23) as a heat radiating means via a copper substrate (22), and is configured to radiate the heat of the chip (21) from the heat sink (23). That is, the chip (21) is disposed on the surface of a laminate in which the heat sink (23) and the copper substrate (22) are laminated in this order, and the laminate and the chip (21) constitute the chip of the present invention. Part (20).
  • a resin-made print substrate (25, 25) is disposed via a heat insulating member (24).
  • this heat insulating member (24) is made of polyimide It is a ceramic heat-resistant adhesive, and the printed circuit board (25, 25) is bonded and fixed to the copper substrate (22) so that the upper surface is substantially flush with the adhesive.
  • the printed board (25) corresponds to the peripheral component in the first invention.
  • the printed circuit board (25, 25) can be supported without providing a separate support structure for the copper substrate (22) and the heat sink (23). Reduction can be achieved. Moreover, since the printed circuit board (25, 25) is bonded and fixed to the copper substrate (22) with a heat-resistant adhesive as a heat insulating member (24), the chip ( It is possible to prevent the printed circuit boards (25, 25) from becoming hot due to the heat of 21). Note that, as described above, the copper substrate (22) and the heat sink (23) are not limited to be supported by the printed circuit board (25, 25), and any one of them may be supported by another support member. .
  • the temperature of the printed circuit board (25, 25) is increased between the chip section (20) and the printed circuit board (25, 25) due to heat radiation from the chip section (20).
  • Heat shield plates (26, 26, ⁇ ) are provided for suppression.
  • the heat shield plate (26, 26,%) Is provided between the copper board (22) on which the chip (21) is mounted and the printed board (25, 25), and the printed board. (25,25) and a heat sink (23), respectively, are arranged to protect the printed circuit board (25,25) from thermal radiation from the chip part (20).
  • the heat shield plate (26, 26,...) Is preferably a heat-resistant member such as ceramic.
  • the chip (20) force which is not limited to this, can reduce the radiated heat. Whatever you want,
  • the heat shield plate (26, 26, ⁇ ) As described above, by providing the heat shield plate (26, 26, ⁇ ), the printed circuit board (25, 25) is heated by the influence of the heat of the chip (21). This can surely prevent the printed circuit board (25, 25) from being thermally damaged.
  • the chip (21) composed of a wide band gap semiconductor such as SiC is mounted on the laminate of the copper substrate (22) and the heat sink (23) to constitute the chip portion (20). Since the printed circuit board (25, 25) is fixed to the copper substrate (22) through the heat-resistant adhesive (24, 24), the heat of the chip (21) is transmitted through the copper substrate (22).
  • the heat sink (23) can efficiently dissipate heat, and can be supported by the copper substrate (22) without providing a separate support structure for the printed circuit board (25, 25). The overall size and cost can be reduced.
  • the printed circuit board (25, 25) and the copper substrate (22) are bonded by a heat-resistant adhesive (24) as a heat insulating member, the heat of the copper substrate (22) Can be more reliably prevented from being transmitted to the printed circuit board (25, 25) and the printed circuit board (25, 25) becoming hot.
  • a heat shield (26, 26, ...) is provided between the chip part (20) and the printed circuit board (25, 25)! It is possible to more reliably prevent the printed circuit board (25, 25) from becoming hot due to the heat radiation of the part (20) force.
  • this modification is packaged in the state shown in FIG. 2 and connected to another substrate (33) via a terminal (32) as shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a chip mounting structure in a power conversion device according to this modification.
  • the chip (21), the copper substrate (22), the print substrate (25, 25), the heat shield plate (26, 26,...) And the bonding wire in the first embodiment are used.
  • (27, 27) are housed in a package (31) and are placed under the package (31), that is, under the copper substrate (22).
  • the package (31) is provided with a plurality of terminals (32, 32, ⁇ ), and the terminals (32, 32, ⁇ ) are connected to another substrate (33). It is connected to the.
  • reference numeral 28 Is a material that cannot operate at high temperature such as wide band gap semiconductors (eg Si semiconductors)
  • a package (41) enclosing a chip made of a wide band gap semiconductor such as SiC is made of, for example, resin via a plurality of terminals (42, 42,). Connected to printed circuit board (43). More specifically, a pattern (44) is formed on the surface (the lower surface in FIG. 3) of the printed circuit board (43), and the terminals (42, 42,...) Are formed on the pattern (44). Electrically connected.
  • the package (41) is provided with a heat sink (45) on the side opposite to the printed circuit board (43), and the package in which the chip is sealed by the heat sink (45). It is configured to dissipate the heat of (41)!
  • the terminals (42, 42,%) Of the package (41) are transferred from the package (41) through the terminals (4, 42,...) By the heat transferred from the package (41).
  • the above heat is applied so that the temperature of (43) does not exceed the heat resistance temperature of the substrate (43) and the components such as the peripheral circuit (48) on the substrate (43) do not exceed the heat resistance temperature. It has a shape that allows efficient heat dissipation.
  • the terminal (42, 42,...) Is formed to have a long surface area, a wide width, a protrusion, a rib, or the like on the surface.
  • the heat dissipation area is increased.
  • the heat of the package (41) is efficiently radiated by the terminals (42, 42,...), So that the printed circuit board (43) is a component (48 ) Can be prevented from being damaged due to high temperatures.
  • the pattern (44) on the printed circuit board (43) also has a large heat radiation area so that the temperature of the printed circuit board (43) does not exceed the heat resistance temperature. 4 The heat of 1) can be dissipated efficiently with the pattern (44) force.
  • This fan may be a fan dedicated to cooling the terminals (42, 42,%) Or the pattern (44)! /, And also serves as a fan for cooling the heat sink (45).
  • a heat shield plate (47) is provided between the package (41) and the printed board (43).
  • the heat shield (47) is preferably a heat-resistant member such as ceramic as in the first embodiment, but the heat radiated from the package (41) is not limited to this. If anything, it can be anything.
  • a chip made of a wide band gap semiconductor such as SiC is enclosed in a package (41), and the terminal (42) of the package (41) is electrically connected to the pattern (44) of the printed circuit board (44).
  • the heat radiation area of the terminal (42) and the pattern (44) is increased so that the temperature of the components on the printed circuit board (43) does not exceed the heat resistance temperature. Since the heat of 41) is dissipated by the force of the terminals (42) and pattern (44), the heat of the package (41) prevents the printed circuit board (43) from becoming hot and being thermally damaged. it can.
  • the fan (46) is blown against the terminal (42) and the pattern (44), the efficiency of heat radiation at the terminal (42) and the pattern (44) can be improved. This can more reliably prevent the printed circuit board (43) from becoming hot.
  • the printed circuit board (43) is heated by heat radiation from the package (41). Can be more reliably prevented.
  • Embodiment 3 is low in a state in which the package (41) is mounted on a high heat resistant printed circuit board (51) rather than directly mounted on the printed circuit board (43). It is connected to a heat-resistant printed circuit board (53) via a terminal (52).
  • the same components as those in the second embodiment are given the same reference numerals, and only different parts will be described below.
  • the package (41) in which a chip of a wide band gap semiconductor such as SiC is enclosed has a heat resistant temperature higher than the operable temperature of the wide band gap semiconductor. It is mounted on a high heat resistant printed circuit board (51).
  • a high heat resistant printed circuit board (51) include a high heat resistant resin and a metal substrate.
  • the high heat resistant printed circuit board (51) on which the package (41) is mounted is connected to the low heat resistant printed circuit board (52, 52, ...) via a plurality of terminals (52, 52, ).
  • This low heat resistant printed circuit board (53) is, for example, a general resin printed circuit board.
  • a package (41) in which a wide band gap semiconductor such as SiC is encapsulated is mounted on a high heat resistant printed circuit board (51) and thermally separated from the low heat resistant printed circuit board (53). By doing so, it is possible to prevent the low heat resistant printed circuit board (53) from being directly affected by the heat of the package (41) and becoming high temperature.
  • a heat shield plate (54) is provided between the high heat resistant printed circuit board (51) and the low heat resistant printed circuit board (53), so that the package (41 ) And high heat-resistant printed circuit board (51) can be suppressed, which makes it more reliable that the low heat-resistant printed circuit board (53) is hot and damaged. Can be prevented.
  • Embodiment 3 a chip made of a wide band gap semiconductor such as SiC is enclosed in a package (41), and the package (41) is mounted on a high heat-resistant printed circuit board (51) to achieve low heat resistance. Connected with the printed circuit board (53) of the terminal by the terminal (52) Therefore, it is possible to prevent the low heat resistant printed circuit board (53) from being heated to a high temperature due to the heat of the package (41) and being thermally damaged.
  • this modification is obtained by merely arranging the low heat resistant printed circuit board (53) and the high heat resistant printed circuit board (51). Since the configuration is almost the same as that of the third embodiment except that the substrates (51, 53) are arranged side by side, the same portions are denoted by the same reference numerals, and only different portions will be described.
  • a package (41) in which a chip made of a wide band gap semiconductor such as SiC is enclosed is mounted on a high heat resistant printed circuit board (51), and A low heat-resistant printed circuit board (53) is placed next to the high heat-resistant printed circuit board (51).
  • the high heat resistant printed circuit board (51) and the low heat resistant printed circuit board (53) are electrically connected, for example, by bonding wires.
  • the low temperature part (62) and the high temperature part (63) are constituted by the operating temperature of the element (66, 67) on the same printed circuit board (61), and both are connected by the pattern (64).
  • the heat generated in the high temperature part (63) is transmitted to the low temperature part (62) through the pattern (64) to prevent the low temperature part (62) from becoming high temperature.
  • the low temperature part (62) and the high temperature part depend on the operating temperature. (63).
  • the two are electrically connected by the pattern (64) formed on the printed circuit board (61).
  • the heat of the element (67) in the high temperature part (63) is transferred to the element (66) in the low temperature part (62) via the pattern (64), and the element (66 ) Will increase the temperature.
  • the device (67) force of the high temperature part (63) is a package (41) made of a wide band gap semiconductor such as SiC that can operate even under high temperature conditions, and the element of the low temperature part (62) (66) cannot operate under high temperature conditions! /, And is composed of Si semiconductors! /,
  • the heat (64) may be transmitted to the element (66) in the low temperature part (62), and the temperature of the element (66) in the low temperature part (62) may exceed the heat resistance temperature.
  • the pattern (64) of the printed circuit board (61) is shaped to increase the thermal resistance. That is, as shown in FIG. 7, a pattern (64) between the high temperature portion (63) and the low temperature portion (62) is obtained by bending the intermediate portion (64a) of the pattern (64) in a bellows shape. By increasing the length of the pattern as much as possible, the thermal resistance of the pattern (64) is increased.
  • the resistor (65) is not limited to the one that increases the thermal resistance of the pattern (64) itself, but is provided in the middle of the pattern (64 ') as shown in FIG. obviously! This resistor (65) has a higher thermal resistance than the pattern (64 ') and is configured to prevent heat transfer from the high temperature part (63) to the low temperature part (62)! /,
  • a plurality of elements (66, 67) having different operating temperatures such as elements made of wide bandgap semiconductors such as SiC and elements made of Si semiconductors are formed on the same printed circuit board (61).
  • the length of the pattern (64) is lengthened, or a resistor (65) is provided in the middle so that the high temperature part (63) and the low temperature part ( 62), and the temperature rise of the low temperature part (62) can be suppressed by the heat of the high temperature part (63).
  • the low temperature part (62) is reliably prevented from being damaged due to high temperature.
  • thermal insulation as used herein includes a material that suppresses heat transfer that does not completely block heat transfer.
  • the driver part (72 ') that drives the element (71), which is not shown in FIG. 9 (a), is also composed of a wide band gap semiconductor, and the element (71) and the driver part (72') are the same. Place in package (70). This is because the driver section (72 ′) for driving the element (71) is preferably provided as close as possible to the element (71) from the viewpoint of loss or the like! /.
  • thermal insulation (75) is configured, for example, as in Embodiments 1 to 4 described above, and is configured to prevent heat transfer to the package (70) force low heat-resistant parts (73, 74).
  • the driver unit (72 ′) for driving the element (71) including only the element (71) such as the chip (21) is also composed of a wide band gap semiconductor such as SiC.
  • (71) and the driver (72 ') are housed in the same package (70), and the package (70) and the parts (73,74) with low heat resistance are thermally insulated.
  • the heat of the parts (71, 73 ') composed of wide band gap semiconductors that can operate at high temperatures is low in heat-resistant temperature, and the parts (73, 74) are transferred to the parts (73, 74), resulting in high temperatures. Can be prevented.
  • the present invention may be configured as follows for each of the above embodiments.
  • SiC is used as the wide band gap semiconductor.
  • any material can be used as long as it is a semiconductor material with a large band gap such as GaN. Moyo! /
  • the power conversion device according to the present invention is particularly useful for a device having an element such as a chip having a wide band gap semiconductor power.

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Description

明 細 書
電力変換装置
技術分野
[0001] 本発明は、直流電圧を交流電圧に変換するインバータゃ交流電圧を直流電圧に 変換するコンバータなどの電力変換装置に関する。
背景技術
[0002] 従来より、直流電圧を交流電圧に変換するインバータゃ交流電圧を直流電圧に変 換するコンバータなどの電力変換装置として、例えば特許文献 1に開示されるように 複数のスイッチング素子によって電力変換動作を行うものが知られている。また、上 記特許文献 1には、主スイッチング素子として SiC半導体からなる素子を用いることで 、 PWM制御のキャリア周波数を高くすることができ、従来の構成に比べて効率改善 できる点が開示されている。
[0003] 上述の SiC半導体などのようなワイドバンドギャップ半導体は、絶縁破壊電界が従 来の Si半導体に比べて約 10倍高いため、素子の高耐圧化が容易になり、同じ耐圧 であれば、 Si半導体の場合に比べてデバイスの厚みを薄くできるため、導通損失が 小さく且つ小型の素子にすることができる。
[0004] また、上記ワイドバンドギャップ半導体は、高速動作や高温 (例えば 300度）での動 作が可能であるため、高速動作により装置全体の高効率化を図れるとともに、チップ の小型化に伴う高温条件下でも動作することができ、これにより装置の小型化を図れ 特許文献 1 :特開 2006— 42529号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] ところで、上述のようにワイドバンドギャップ半導体を用いることで、高温動作可能な 素子を実現することができる力 この場合、素子の周辺にはドライバや CPUなどの周 辺部品が配置されているため、ワイドバンドギャップ半導体からなる素子を小型化し て温度が高くなると、これら周辺に位置する相対的に耐熱温度の低い部品が熱的な 損傷を受ける可能性がある。
[0006] そのため、上述のようにワイドバンドギャップ半導体によって素子を構成しても、周 辺部品の温度上の制約を受けることになり、実質的に高温条件下での動作ができな いという問題があった。
[0007] 本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、チップ をワイドバンドギャップ半導体によって構成した場合でも、該チップで発生する熱によ つて耐熱温度の低い部品が熱的な損傷を受けないような構成の電力変換装置を得 るこどにめる。
課題を解決するための手段
[0008] 上記目的を達成するために、第 1の発明に係る電力変換装置では、ワイドバンドギ ヤップ半導体からなるチップ（21)の熱によって、耐熱温度の低い周辺部品（25)が熱 的な損傷を受けないように、該周辺部品（25)と上記チップ (21)を含む耐熱温度の高 V、チップ部（20)との間を熱絶縁した。
[0009] 具体的には、第 1の発明では、ワイドバンドギャップ半導体のチップ（21)と、該チッ プ（21)と同等以上の耐熱温度を有する部材（22,23)とによって構成されたチップ部（ 20)と、該チップ部（20)の周辺に位置し且つ上記チップ (21)よりも耐熱温度の低!/、周 辺部品（25)と、を備えた電力変換装置を対象とする。そして、上記周辺部品（25)の 温度が該周辺部品（25)の耐熱温度を超えないように上記チップ部（20)と該周辺部 品（25)とを熱絶縁したものとする。
[0010] ここで、上記熱絶縁とは、完全に伝熱を遮断するものではなぐ伝熱を抑制するもの も含む。
[0011] この構成により、ワイドバンドギャップ半導体のチップ（21)と該チップ（21)と同等以 上の耐熱温度を有する部材（22,23)とによって構成されたチップ部（20)の熱は、該チ ップ (21)よりも耐熱温度の低い周辺部品（25)への伝熱が抑制されるため、上記チッ プ（21)の熱によって周辺部品（25)が高温になり熱的な損傷を受けるのを防止できる
[0012] したがって、ワイドバンドギャップ半導体からなるチップ (21)を高温条件下で動作さ せることが可能になり、該チップ (21)の小型化、高速動作化を図れる。 [0013] 上述の構成において、上記チップ部（20)は、上記チップ（21)の熱を放熱するため の放熱手段（23)と、該放熱手段（23)にチップ (21)の熱を導くための伝熱部材（22)と 、をさらに備え、上記伝熱部材（22)及び上記放熱手段（23)の少なくとも一方は、上 記熱絶縁の手段としての断熱部材（24)を介して上記周辺部品（25)によって支持さ れてレ、るものとする（第 2の発明）。
[0014] こうすることで、上記チップ (21)で発生した熱は伝熱部材（22)を介して放熱手段（2 3)から放熱されるため、該チップ（21)の温度を効率良く下げることができる。しかも、 上記周辺部品（25)に対して、断熱部材（24)によって伝熱部材（22)力 の伝熱が抑 制された状態で上記伝熱部材 (22)及び放熱手段（23)の少なくとも一方が支持され るため、上記チップ (21)の熱によって該周辺部品（25)が高温になることなく上記伝 熱部材（22)及び放熱手段（23)の少なくとも一方を確実に支持することができる。す なわち、周辺部品（25)が熱的な損傷を受けるのを防止しつつ、上記伝熱部材（22) 及び放熱手段（23)の少なくとも一方を支持するための別の部材を省略することがで き、これにより、装置全体の小型化及びコストの低減を図れる。
[0015] ここで、上記断熱部材（24)は、上記周辺部品（25)と上記伝熱部材（22)及び上記 放熱手段（23)の少なくとも一方とを接着するための耐熱性接着剤であるのが好まし い（第 3の発明）。このように、断熱性の接着剤を用いることで、チップ (21)の熱によつ て伝熱部材（22)を介して周辺部品（25)が高温になるのを防止できるとともに、該周 辺部品（25)に伝熱部材 (22)及び放熱手段（23)の少なくとも一方を接着固定して支 持できるようになる。なお、上記耐熱性接着剤としては、ポリイミド系ゃセラミック系のも のなどが好ましい。
[0016] また、上記熱絶縁の手段（26)は、上記チップ部（20)から上記周辺部品（25)への熱 放射を抑制するように設けられた遮熱板（26)であるのが好まし!/、（第 4の発明）。この ように遮熱板（26)を設けることで、上記チップ部（20)からの熱放射も遮ることができ、 周辺部品（25)の温度上昇を確実に抑えることができる。
[0017] さらに、上記チップ部（20)と周辺部品（25)とは、ボンディングワイヤ（27)によって電 気的に接続されているものとする（第 5の発明）。これにより、チップ部（20)と周辺部品 (25)とを電気的に接続するパターンなどの部材に比べて伝熱を抑えられるため、該 周辺部品（25)の温度上昇を確実に抑えることができる。
[0018] 第 6の発明では、ワイドバンドギャップ半導体からなるチップを封入したパッケージ（
41)と該パッケージ (41)の実装されるプリント基板 (43)及び該基板 (43)上の部品とを 熱絶縁することで、プリント基板 (43)及び該基板 (43)上の部品の温度が耐熱温度以 下になるようにした。
[0019] 具体的には、第 6の発明では、ワイドバンドギャップ半導体のチップを封入してなる パッケージ (41)と、該パッケージ (41)の端子 (42)が接続されるパターン (44)が形成 されたプリント基板 (43)と、を備えた電力変換装置を対象とする。そして、上記チップ の温度が、上記プリント基板 (43)及び該基板 (43)上の部品のうち少なくとも一方の耐 熱温度を超える場合でも、上記プリント基板 (43)及び該基板 (43)上の部品の温度が 耐熱温度以下になるように、上記パッケージ (41)とプリント基板 (43)及び該基板 (43) 上の部品とを熱絶縁したものとする。
[0020] この構成により、ワイドバンドギャップ半導体からなるチップを封入したパッケージ (4
1)からプリント基板 (43)ゃ該基板 (43)上の部品への伝熱を抑制することができ、該 プリント基板 (43)及び該基板 (43)上の部品の温度が耐熱温度を超えるのを確実に 防止できる。ここで、上記 Si半導体材料の動作可能な最高温度は、約 150度であり、 上記プリント基板 (43)が樹脂製の基板の場合の耐熱温度は約 130度である。
[0021] 上述のようなチップを封入したパッケージ (41)を備えた構成において、上記端子（4
2)及びパターン (44)の少なくとも一方は、上記プリント基板 (43)の温度が該基板 (43 )の耐熱温度以下になるような放熱面積を有して!/、て、上記熱絶縁の手段（42,44)は 、上記放熱面積を有する少なくとも一方の部材であるのが好ましい（第 7の発明）。
[0022] これにより、上記パッケージ (41)内のチップで発生した熱は、十分な放熱面積を有 する端子（42)及びパターン (44)の少なくとも一方から放熱されるため、プリント基板（ 43)の温度が該基板 (43)の耐熱温度を超えるような高温まで上昇するのを確実に防 止すること力 Sでさる。
[0023] なお、放熱面積を大きくする具体的な構成として、上記端子（42)の場合には、長さ を長くしたり、幅を広くしたり、または表面に凹凸を設けたりすることが考えられ、上記 パターン (44)の場合には、幅等を広げて表面積を大きくすることが考えられる。 [0024] また、上記熱絶縁の手段（46)は、上記端子（42)及びパターン (44)の少なくとも一 方に向かって風を送る送風手段（46)であるのが好まし!/ヽ（第 8の発明）。このように、 送風手段（46)によって端子（42)及びパターン (44)の少なくとも一方を冷却すること で、チップの熱によってプリント基板（43)の温度が高温になるのをより確実に防止で きる。
[0025] さらに、上述の構成において、上記熱絶縁の手段（47)は、上記パッケージ (41)か ら上記プリント基板 (43)への熱放射を抑制するように設けられた遮熱板 (47)であって もよい（第 9の発明）。これにより、上記パッケージ (41)からの熱放射によってプリント 基板 (43)の温度が上昇するのを確実に防止することができる。
[0026] 第 10の発明では、ワイドバンドギャップ半導体のチップを有するパッケージ（41)を 高耐熱性プリント基板（51)上に実装し、該高耐熱性プリント基板（51)に対して低耐 熱性プリント基板（53)を熱的に分離することで、上記チップの熱による該低耐熱性プ リント基板（53)の温度上昇を抑えるようにした。
[0027] 具体的には、第 10の発明では、ワイドバンドギャップ半導体のチップを有するパッ ケージ (41)と、該パッケージ (41)の最高温度に耐えられるような耐熱温度の高い高 耐熱性プリント基板（51)と、上記最高温度よりも耐熱温度の低!/、低耐熱性プリント基 板 (53)と、を備えた電力変換装置を対象とする。そして、上記パッケージ (41)と上記 低耐熱性プリント基板（53)とを熱絶縁するように、上記高耐熱性プリント基板（51)上 に上記パッケージ (41)を実装したものとする。
[0028] この構成により、ワイドバンドギャップ半導体のチップが高温になっても、該チップを 有するパッケージ (41)が実装されたプリント基板（51)は高耐熱性のものであるため、 該プリント基板（51)が熱的な損傷を受けるのを防止できる。そして、このように上記パ ッケージ (41)は高耐熱性プリント基板（51)に実装されていて、該プリント基板（51)に よって低耐熱性プリント基板（53)への伝熱が阻害されるため、該低耐熱性プリント基 板（53)の温度が高温になるのを防止できる。
[0029] 上述の構成にお!/、て、上記パッケージ (41)力 低耐熱性プリント基板（53)への熱 放射を抑制する遮熱板（54,55)を備えて!/、るのが好まし!/、（第 11の発明）。こうするこ とで、上記パッケージ（41)力、らの熱放射によって上記低耐熱性プリント基板（53)が高 温になるのを確実に防止できる。
[0030] また、以上の構成において、ワイドバンドギャップ半導体からなる部品が実装された プリント基板 (61)は、実装される素子（66,67)の動作温度によって高温部（63)と低温 部（62)とに分けられ、該高温部（63)と低温部（62)とを上記プリント基板 (61)上で電 気的に接続するパターン (64，64')には、伝熱抑制手段（64a，65)が設けられているも のとする（第 12の発明）。
[0031] この構成により、プリント基板上 (61)に、動作温度の高い素子（67)と動作温度の低 い素子（66)とが実装され、両者がパターン (64)によって電気的に接続されている場 合、該パターン (64)に伝熱抑制手段（64a，65)を設けることで、高温部（63)、すなわ ち該動作温度の高!/、素子（67)から低温部（62)、すなわち動作温度の低レ、素子（66) に熱が伝わって該低温部（62)の素子（66)が高温になるのを防止できる。
[0032] 上述の構成において、上記伝熱抑制手段（64)は、上記パターン (64)のうち相対的 に熱抵抗の大きい部分（64a)であるのが好ましい（第 13の発明）。このように、パター ン (64)に相対的に熱抵抗の大き!/、部分 (64a)を設けて伝熱抑制手段とすることで、 上記高温部（63)から低温部（62)への伝熱を抑えることができ、該低温部（62)が高温 になるのを防止できる。
[0033] また、上記伝熱抑制手段（65)は、上記パターン (64)に上記高温部（63)から低温 部（62)への熱伝導を阻害するように設けられた抵抗体 (65)であってもよ!/、（第 14の 発明）。このように抵抗体 (65)を設けることによつても、上記高温部（63)から低温部（6 2)への熱伝導を阻害することができ、該低温部（62)が高温になるのを防止できる。
[0034] 第 15の発明では、ワイドバンドギャップ半導体の素子（71)を駆動するためのドライ バ部（72)もワイドバンドギャップ半導体によって構成した場合には、該素子（71)及び ドライバ部（72)を同一のパッケージ（70)内に配設し、該パッケージ (70)と周辺部品（ 73,74)との間を熱絶縁することで、該周辺部品（73,74)が高温になるを防止するよう にした。
[0035] 具体的には、第 15の発明では、ワイドバンドギャップ半導体の素子（71)と、該素子
(71)を駆動するためのドライバ部（72)とを備えた電力変換装置を対象とする。そして 、上記ドライバ部（72)もワイドバンドギャップ半導体によって構成され、上記素子（71) とともに同一のパッケージ (70)内に配設されるとともに、上記パッケージ（70)とその周 辺に位置する周辺部品（73,74)とを熱絶縁したものとする。
[0036] この構成により、ワイドバンドギャップ半導体の素子（71)だけでなぐ該素子（71)を 駆動するためのドライバ部（72)もワイドバンドギャップ半導体によって構成し、それら を同一のパッケージ（70)内にまとめて、該パッケージ（70)と周辺部品（73,74)との間 を熱絶縁することで、該周辺部品（73,74)をパッケージ (70)の熱力 確実に保護でき るとともに、通常、上記素子（71)の近くに配置されるドライバ部（72)の熱的な保護が 不要になる。
[0037] ここで、上記ワイドバンドギャップ半導体は、 SiC半導体である（第 16の発明）。この ように SiC半導体を用いることで、低損失で且つ高耐熱性の半導体チップ（13)が得 られる。
発明の効果
[0038] 本発明に係る電力変換装置によれば、ワイドバンドギャップ半導体からなるチップ（
21)を含む高温動作可能なチップ部（20)と、それよりも耐熱温度の低い周辺部品（25 )との間を熱絶縁したため、該周辺部品（25)が上記チップ（21)の熱によって高温に なるのを防止でき、該周辺部品（25)が熱的な損傷を受けるのを防止できる。したがつ て、ワイドバンドギャップ半導体からなるチップ (21)を高温条件下で動作させることが 可能になり、該チップ (21)の小型化、高速動作化を図れる。
[0039] また、第 2の発明によれば、上記チップ部（20)は、チップ（21)の熱を放熱するため の放熱手段（23)と該放熱手段（23)にチップ（21)の熱を伝熱するための伝熱部材（2 2)とを有し、上記伝熱部材（22)及び放熱手段（23)の少なくとも一方は、断熱部材（2 4)を介して周辺部品（25)に支持されるため、該周辺部品（25)がチップ（21)の熱によ つて高温になるのを確実に防止しつつ上記伝熱部材（22)及び放熱手段（23)の少な くとも一方の支持構造を簡略化でき、装置全体の小型化及びコスト低減を図れる。
[0040] また、第 3の発明によれば、上記断熱部材 (24)は、耐熱性接着剤であるため、該接 着剤によって伝熱部材（22)及び放熱手段（23)の少なくとも一方は周辺部品（25)に 確実に支持されるとともに、該伝熱部材（22)から周辺部品（25)への熱伝導が抑制さ れて、該周辺部品（25)が高温になるのを確実に防止できる。 [0041] また、第 4の発明によれば、上記チップ部（20)から上記周辺部品（25)への熱放射 は遮熱板（26)によって抑制されるので、該チップ部（20)の熱によって周辺部品（25) が高温になるのを確実に防止できる。
[0042] さらに、第 5の発明によれば、上記チップ部（20)と周辺部品（25)とは、ボンディング ワイヤ（27)によって電気的に接続されて!/、るため、該チップ部（20)と周辺部品（25)と を電気的に接続する部材を介して該チップ部（20)の熱で周辺部品（25)が高温にな るのをより確実に防止できる。
[0043] 第 6の発明に係る電力変換装置によれば、プリント基板 (43)及び該基板 (43)上の 部品の温度が耐熱温度以下になるように、ワイドバンドギャップ半導体のチップを封 入したパッケージ (41)から該パッケージ (41)の実装されたプリント基板 (43)及び該 基板 (43)上の部品への伝熱を抑制するようにしたため、上記プリント基板 (43)及び 該基板 (43)上の部品が高温になって熱的な損傷を受けるのを防止できる。
[0044] また、第 7の発明によれば、上記パッケージ (41)の端子（42)及びプリント基板 (43) 上のパターン (44)の少なくとも一方が、該プリント基板 (43)の温度が耐熱温度以下 になるような放熱面積を有しているため、上記パッケージ（41)内のチップの熱は、端 子（42)及びパターン (44)の少なくとも一方から放熱され、上記プリント基板 (43)の温 度を耐熱温度以下にすることができ、該基板 (43)の熱的な損傷を防止できる。
[0045] また、第 8の発明によれば、上記端子（42)及びパターン (44)の少なくとも一方を冷 却するための送風手段（46)を備えて!/、るため、該端子（42)及びパターン (44)の少 なくとも一方からチップの熱を効率良く放熱することができ、上記プリント基板 (43)が 高温になるのをより確実に防止できる。
[0046] さらに、第 9の発明によれば、上記パッケージ (41)力、ら上記プリント基板（43)への熱 放射を抑制するように遮熱板 (47)が設けられて!/、るため、該プリント基板 (43)が高温 になるのをさらに確実に防止できる。
[0047] 第 10の発明に係る電力変換装置によれば、ワイドバンドギャップ半導体のチップを 有するパッケージ (41)を高耐熱性プリント基板（51)に実装することで、該パッケージ（ 41)から低耐熱性プリント基板（53)への伝熱を抑制するようにしたため、該低耐熱性 プリント基板（53)が高温になって熱的な損傷を受けるのを防止できる。 [0048] また、第 11の発明によれば、上記パッケージ (41)から上記低耐熱性プリント基板（5 3)への熱放射を抑制するように遮熱板（54,55)が設けられているため、該低耐熱性 プリント基板が高温になるのをより確実に防止できる。
[0049] また、第 12の発明によれば、ワイドバンドギャップ半導体を含む素子（66,67)が実装 されたプリント基板 (61)上にお!/、て、実装される素子（66,67)の動作温度が高!/、高温 部（63)と動作温度の低!/、低温部（62)とを接続するパターン (64)に伝熱抑制手段（6 4a,65)を設けたため、該パターン (64)を介して高温部（63)の熱により低温部（62)が 高温になって熱的な損傷を受けるのを防止できる。
[0050] また、第 13の発明によれば、上記パターン (64)に相対的に熱抵抗の大きい部分（6 4a)を設けることで、高温部（63)の熱の伝導が該パターン (64)の熱抵抗の高!/、部分（ 64a)によって阻害され、低温部（62)が高温になるのを確実に防止できる。
[0051] さらに、第 14の発明によれば、上記パターン (64)に高温部（63)から低温部（62)へ の熱伝導を阻害するような抵抗体 (65)を設けることで、該パターン (64)を介して高温 部（63)の熱により低温部（62)が高温になるのをより確実に防止できる。
[0052] 第 15の発明に係る電力変換装置によれば、素子（71)と該素子（71)を駆動するた めのドライバ部（72)とをワイドバンドギャップ半導体によって構成し、両者を同一のパ ッケージ (70)内にまとめるとともに、該パッケージ (70)と周辺部品（73,74)との間を熱 絶縁したため、高温動作可能なワイドバンドギャップ半導体からなる部品（70)の熱が それよりも耐熱温度の低い周辺部品（73,74)に伝わって、該周辺部品（73,74)に熱的 な損傷を与えるのを防止できる。しかも、上記素子（71)の近くに配置されるドライバ部 (72)の熱的な保護も不要になる。
[0053] また、第 16の発明によれば、ワイドバンドギャップ半導体は SiC半導体であり、小型 で且つ高温動作可能な主スイッチング素子（13)が得られる。
図面の簡単な説明
[0054] [図 1]図 1は、本発明の実施形態 1に係る電力変換装置の主回路の一例を示す回路 図である。
[図 2]図 2は、チップの実装構造を概略的に示す断面図である。
[図 3]図 3は、実施形態 1の変形例に係る図 2相当図である。 [図 4]図 4は、実施形態 2に係る電力変換装置の基板積層構造を概略的に示す断面 図である。
[図 5]図 5は、実施形態 3に係る図 4相当図である。
[図 6]図 6は、実施形態 3の変形例に係る図 4相当図である。
[図 7]図 7は、実施形態 4に係る電力変換装置の基板構造を概略的に示す上面図で ある。
[図 8]図 8は、実施形態 4においてパターン上に抵抗体を設けた場合の図 7相当図で ある。
[図 9]図 9は、（a)素子のみを SiCによって構成した場合、（b)素子及びドライバを SiC によって構成してパッケージングした場合、の熱絶縁の様子を模式的に示す図であ 符号の説明
10 電力変換装置
20 チップ部
21 チップ
22 銅基板 (伝熱部材）
23,45 ヒートシンク (放熱手段)
24 断熱部材
25,61 プリント基板
26,47， 54,55 遮熱板
27 ボンディングワイヤ
41,70 パッケージ
42,52 端子
43 プリント基板
44,64 パターン
46 ファン
51 高耐熱性プリント基板
53 低耐熱性プリント基板 62 低温部
63 高温部
64a 熱抵抗の大きい部分
65 抵抗体
66,67,71 素子
72 ドライバ部
73 CPU (周辺部品）
74 周辺回路 (周辺部品）
75 熱絶縁
発明を実施するための最良の形態
[0056] 以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ま しい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその 用途を制限することを意図するものではない。
[0057] 《実施形態 1》
全体構成
図 1は、本発明の実施形態 1に係る電力変換装置（10)の回路の一例を示す。この 電力変換装置（10)は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部（11)と、該コン バータ部（11)で変換された直流電圧を三相交流電圧に変換するためのインバータ 部（12)とを備えていて、上記コンバータ部（11)が交流電源（1)に、上記インバータ部 (12)が負荷としてのモータ（2)に、それぞれ接続されて!/、る。
[0058] 上記コンバータ部（11)及びインバータ部（12)は、複数の主スイッチング素子（13,13 ， - · ·)を有して!/、て、該主スイッチング素子（13， 13， · · ·)のスイッチング動作によって上 記コンバータ部（12)で交流電圧から直流電圧への整流動作及び上記インバータ部（ 13)で直流電圧から三相交流電圧への電力変換動作が行われるようになつている。
[0059] また、上記電力変換装置（10)には、上記コンバータ部（11)の出力電圧を平滑化す るための 2つのコンデンサ（14， 14)が直列に接続された状態で、該コンバータ部（11) 及びインバータ部（12)に対して並列に設けられている。
[0060] 上記コンバータ部（11)は、上記主スイッチング素子（13,13)によってハーフブリッジ 型に組まれた回路を備えていて、上記直列に接続された 2つのコンデンサ（14,14)の 間に、交流電源（1)の一端が接続されている。これにより、上記コンバータ部（11)及 びコンデンサ（14,14)は倍電圧回路を構成している。なお、本実施形態では、ハーフ ブリッジ型の倍電圧回路としている力 この限りではなぐフルブリッジ型の回路であ つてもよ!/、し、同期整流を行う同期整流回路であってもよレ、。
[0061] 上記主スイッチング素子（13)は、導通損失が低ぐ高速動作及び高温動作が可能 な SiCなどのワイドバンドギャップ半導体によって構成されて!/、る。上記主スィッチン グ素子（13)は、スイッチング動作できるものであれば、例えば図 1に示すような IGBT であってもよいし、ュニポーラ型トランジスタの MOSFETなどであってもよい。上記各 主スイッチング素子（13)には、それぞれ、ダイオード（15)が逆並列に設けられている
[0062] なお、上記電力変換装置（10)は、上述のような構成に限らず、例えば、交流電圧 力も直流電圧への整流動作のみを行うコンバータ装置であってもよレ、し、直流電圧か ら交流電圧への電力変換のみを行うインバータ装置であってもよい。
[0063] チップの実装構造
次に、上述のような構成の電力変換装置（10)において、 SiCなどのワイドバンドギヤ ップ半導体によってチップを構成した場合の該チップの実装構造について以下で説 明する。なお、ここでは、上記主スイッチング素子（13)を SiCなどのワイドバンドギヤッ プ半導体によって構成した例について説明する力 S、この限りではなぐ他の素子をヮ イドバンドギャップ半導体によって構成するようにしてもよい。
[0064] 上記 SiCなどのワイドギャップ半導体からなるチップ（21)は、高温環境下でも動作 可能であり、該チップ (21)は高温になるため、図 2に示すように、伝熱部材としての銅 基板（22)を介して放熱手段としてのヒートシンク（23)に接続されていて、該ヒートシン ク（23)から上記チップ (21)の熱を放熱するように構成されている。すなわち、上記チ ップ (21)は、ヒートシンク（23)、銅基板（22)の順に積層された積層体の表面上に配 設され、該積層体とチップ (21)とによって本発明のチップ部（20)が構成されている。
[0065] また、上記銅基板（22)には、その側方に断熱部材（24)を介して例えば樹脂製のプ リント基板（25,25)が配設されている。詳しくは、この断熱部材（24)は、ポリイミド系ゃ セラミック系の耐熱接着剤であり、該接着剤によって上記プリント基板（25,25)は銅基 板（22)に対して上面がほぼ面一になるように接着固定されている。なお、上記プリン ト基板（25)が第 1の発明における周辺部品に相当する。
[0066] これにより、上記銅基板（22)及びヒートシンク（23)の支持構造を別に設けることなく 、上記プリント基板（25,25)によって支持できるため、部品点数削減による装置全体 の小型化及びコスト低減を図れる。しかも、上記プリント基板（25,25)は、上記銅基板 (22)に対して断熱部材（24)としての耐熱接着剤によって接着固定されているため、 上記銅基板（22)を介してチップ (21)の熱によってプリント基板（25,25)が高温になる のを防止できる。なお、上述のように上記銅基板（22)及びヒートシンク（23)をプリント 基板（25,25)によって支持するものに限らず、いずれか一方を別の支持部材によって 支持するようにしてあよレヽ。
[0067] また、上記チップ部（20)と上記プリント基板（25,25)との間には、該チップ部（20)か らの熱放射による該プリント基板（25,25)の温度上昇を抑えるための遮熱板（26,26，· · · )が設けられている。具体的には、上記遮熱板（26,26，· · ·）は、上記チップ (21)の実装 された銅基板（22)とプリント基板（25,25)との間、及び該プリント基板（25,25)とヒート シンク（23)との間に、それぞれ配設されていて、上記プリント基板（25,25)をチップ部 (20)からの熱放射から保護するように構成されている。上記遮熱板（26,26，· · ·）は、例 えばセラミックなどのような耐熱性を有する部材が好ましいが、この限りではなぐ上記 チップ（20)力も放射される熱を低減できるものであればどのようなものであってもよレ、
〇
[0068] このように、上記遮熱板（26,26，· · ·）を設けることで、上記チップ（21)の熱の影響によ りプリント基板（25,25)が高温になるのを確実に防止することができ、該プリント基板（2 5,25)が熱的な損傷を受けるのを確実に防止できる。
[0069] ここで、上述のような構成において、上記チップ (21)及び銅基板（22)と上記プリント 基板（25)上のパターン（図示省略）とをそれぞれ電気的に接続するために、ボンディ ングワイヤ（27,27)を用いたワイヤボンドの構成が適用される。このボンディングワイヤ (27,27)によって接続することで、パターン等によって接続する場合に比べて上記チ ップ部（20)力、らプリント基板（25,25)への熱伝導を妨げることができるため、該プリント 基板（25,25)の温度上昇を抑制することができる。したがって、該プリント基板（25,25) が高温になって熱的な損傷を受けるのをさらに確実に防止することができる。
[0070] 一実施形態 1の効果
上記実施形態 1では、 SiCなどのワイドバンドギャップ半導体からなるチップ（21)を 、銅基板（22)、ヒートシンク（23)の積層体上に実装してチップ部（20)を構成するとと もに、上記銅基板 (22)に対して耐熱接着剤（24,24)を介してプリント基板 (25,25)を 固定するようにしたため、上記チップ (21)の熱を銅基板（22)を介してヒートシンク（23 )から効率良く放熱することができるとともに、上記プリント基板（25,25)の支持構造を 別に設けることなぐ上記銅基板 (22)に支持させることができ、部品数削減による装 置全体の小型化及び低コスト化を図れる。
[0071] しかも、上記プリント基板（25,25)と銅基板（22)との間は、断熱部材としての耐熱接 着剤（24)によって接着されているため、該銅基板（22)の熱がプリント基板（25,25)に 伝わって該プリント基板（25,25)が高温になるのをより確実に防止できる。
[0072] また、上記チップ部（20)とプリント基板（25,25)との間には、遮熱板（26,26，· · ·）が設 けられて!/、るため、該チップ部（20)力、らの熱放射によって上記プリント基板（25,25)が 高温になるのをさらに確実に防止することができる。
[0073] 実施形態 1の変形例
この変形例は、上述の実施形態 1とは異なり、上記図 2の状態でパッケージングして 、図 3に示すように別の基板（33)上に端子（32)を介して接続した場合の構成例であ る。なお、パッケージ以外は、上記実施形態 1とほぼ同じ内容なので、同じ部分には 同じ符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
[0074] 図 3に、この変形例に係る電力変換装置におけるチップの実装構造を示す。この実 施形態では、上述のとおり、上記実施形態 1におけるチップ (21)、銅基板（22)、プリ ント基板（25,25)、遮熱板（26,26， · · ·）及びボンディングワイヤ（27,27)をパッケージ（31 )内に収納していて、該パッケージ (31)の下側、すなわち上記銅基板（22)の下側に
[0075] そして、上記パッケージ（31)には、複数の端子（32,32，· · ·）が設けられていて、該端 子（32,32，· · ·）が別の基板（33)に接続されている。なお、上記図 3において、符号 28 は、ワイドバンドギャップ半導体のように高温動作のできない材料 (例えば Si半導体）
[0076] これにより、 SiCなどのワイドバンドギャップ半導体からなるチップ（21)を含むように ノ クケージ化した場合でも、該パッケージ (31 )内で他のチップ（28)が高温になるの を防止できるとともに、上記別の基板（33)にワイドバンドギャップ半導体からなるチッ プ（21)の熱が伝わって該基板（33)が高温になるのを確実に防止できる。
[0077] 《実施形態 2》
この実施形態 2は、上述の実施形態 1とは異なり、上記チップ (21)の封入されたパ ッケージ（41)において、その内部で熱絶縁するのではなぐ外部で基板（42)側への 熱伝導を抑えるようにしたものである。
[0078] 詳しくは、図 4に示すとおり、 SiCなどのワイドバンドギャップ半導体からなるチップを 封入したパッケージ (41)は、複数の端子（42,42，· · ·）を介して例えば樹脂製のプリント 基板 (43)に接続されている。より詳しくは、上記プリント基板 (43)の表面（図 3におい て下面）には、パターン (44)が形成されていて、該パターン (44)に上記端子（42,42， · · ·)が電気的に接続されている。
[0079] 一方、上記パッケージ (41)には、上記プリント基板 (43)とは反対側にヒートシンク（4 5)が設けられていて、該ヒートシンク（45)によって上記チップの封入されたパッケ一 ジ (41)の熱を放熱するように構成されて!/、る。
[0080] そして、上記パッケージ (41)の端子（42,42，· · ·）は、該パッケージ (41)から該端子（4 2,42，· · ·）を介して伝わる熱によって上記プリント基板 (43)の温度が該基板 (43)の耐 熱温度を超えないように、また、該基板 (43)上の周辺回路 (48)等の部品が耐熱温度 を超えないように、上記熱を効率良く放熱できるような形状になっている。
[0081] すなわち、上記端子（42,42，· · ·）は、その長さが長く形成されていたり、幅が広くなつ ていたり、表面に突起やリブなどが設けられたりして、表面積 (放熱面積）が大きくなる ように構成されている。
[0082] これにより、上記パッケージ (41)の熱は上記端子（42,42，· · ·）で効率良く放熱される ため、上記プリント基板 (43)ゃ該基板 (43)上の部品（48)が高温になって熱的な損傷 を受けるのを防止できる。 [0083] また、上記プリント基板 (43)上のパターン (44)も、該プリント基板 (43)の温度が耐 熱温度を超えないように放熱面積が大きくなつていて、これにより、上記パッケージ (4 1)の熱をパターン (44)力、らも効率良く放熱できるようになつている。
[0084] なお、上述のような端子（42,42，· · ·）の構成及びパターン（44)の構成は、両方の部 材に適用するのがより効果的である力 この限りではなぐどちらか一方のみに適用 するようにしてあよレヽ。
[0085] さらに、上記端子（42,42，· · ·）及びパターン (44)力 の放熱の効率を向上するため に、上述のような構成を有する端子（42,42，· · ·）及びパターン (44)の少なくとも一方に 風を当てる送風手段としてのファン（46)を設けるようにしてもよい。このファンは、上記 端子（42,42，…）若しくはパターン (44)の冷却専用のファンであってもよ!/、し、上記ヒ ートシンク (45)を冷却するためのファンを兼用するようにしてもよ!/、。
[0086] また、上記実施形態 1と同様、この実施形態でも、上記パッケージ (41)とプリント基 板 (43)との間に遮熱板 (47)が設けられている。この遮熱板 (47)を設けることで、該パ ッケージ (41)からの熱放射によって上記プリント基板 (43)が高温になるのを確実に 防止すること力できる。この遮熱板 (47)は、上記実施形態 1と同様、例えばセラミック などのような耐熱性を有する部材が好ましいが、この限りではなぐ上記パッケージ (4 1)から放射される熱を低減できるものであればどのようなものであってもよレ、。
[0087] 一実施形態 2の効果
上記実施形態 2では、 SiCなどのワイドバンドギャップ半導体からなるチップをパッ ケージ (41)に封入するとともに、該パッケージ (41)の端子（42)をプリント基板 (44)の パターン (44)に電気的に接続し、該プリント基板 (43)ゃ該基板 (43)上の部品の温度 が耐熱温度を超えないように該端子（42)及びパターン (44)の放熱面積を大きくして 上記パッケージ (41)の熱を該端子（42)及びパターン（44)力 放熱させるようにした ため、上記パッケージ (41)の熱によってプリント基板 (43)が高温になり、熱的な損傷 を受けるのを防止できる。
[0088] また、上記端子（42)やパターン（44)に対して、ファン (46)によって風を当てるように したため、該端子（42)及びパターン (44)での放熱の効率を向上することができ、上 記プリント基板 (43)が高温になるのをより確実に防止できる。 [0089] さらに、上記パッケージ (41)とプリント基板 (43)との間に、遮熱板 (47)を設けること で、該パッケージ (41)からの熱放射によって上記プリント基板 (43)が高温になるのを さらに確実に防止できる。
[0090] 《実施形態 3》
この実施形態 3は、上記実施形態 2とは異なり、パッケージ (41)を直接、プリント基 板 (43)上に実装するのではなぐ高耐熱性のプリント基板（51)に実装した状態で、 低耐熱性のプリント基板（53)に端子（52)を介して接続するようにしたものである。な お、上記実施形態 2と同じ構成については同じ符号を付し、異なる部分についての み以下で説明する。
[0091] 具体的には、図 5に示すように、 SiCなどのワイドバンドギャップ半導体のチップが 封入されたパッケージ (41)は、該ワイドバンドギャップ半導体の動作可能な温度より も高い耐熱温度を有する高耐熱性プリント基板（51)に実装されている。このような高 耐熱性プリント基板（51)としては、例えば高耐熱性の樹脂や金属基板などがある。
[0092] そして、上述のようにパッケージ (41)の実装された高耐熱性プリント基板（51)は、複 数の端子（52,52，· · ·）を介して低耐熱性のプリント基板（53)に接続されている。この低 耐熱性プリント基板（53)は、例えば一般的な樹脂製のプリント基板である。
[0093] このように、 SiCなどのワイドバンドギャップ半導体の封入されたパッケージ（41)を、 高耐熱性プリント基板（51)に実装し、上記低耐熱性プリント基板（53)と熱的に分離 することで、該低耐熱性プリント基板（53)がパッケージ (41)の熱の影響を直接受けて 高温になるのを防止することができる。
[0094] さらに、上記図 5に示すように、上記高耐熱性プリント基板（51)と低耐熱性プリント 基板（53)との間に遮熱板（54)を設けることで、上記パッケージ (41)や高耐熱性プリ ント基板（51)からの熱放射を抑えることができ、これにより、上記低耐熱性プリント基 板（53)が高温になって熱的な損傷を受けるのをより確実に防止できる。
[0095] 一実施形態 3の効果
上記実施形態 3では、 SiCなどのワイドバンドギャップ半導体からなるチップをパッ ケージ (41)に封入するとともに、該パッケージ (41)を高耐熱性のプリント基板（51)上 に実装し、低耐熱性のプリント基板（53)とは端子（52)によって接続するようにしたた め、上記パッケージ (41)の熱によって低耐熱性プリント基板（53)が高温になり、熱的 な損傷を受けるのを防止できる。
[0096] また、上記高耐熱性プリント基板（51)と低耐熱性プリント基板（53)との間に、遮熱 板（54)を設けることで、パッケージ (41)及び高耐熱性プリント基板（51)からの熱放射 によって上記低耐熱性プリント基板（53)が高温になるのをより確実に防止できる。
[0097] 一実施形態 3の変形例
この変形例は、上述の実施形態 3とは異なり、上記低耐熱性プリント基板（53)と高 耐熱性プリント基板（51)とを並べただけのものである。なお、基板（51,53)同士を並 ベたこと以外は、上記実施形態 3とほぼ同じ構成なので、同じ部分には同じ符号を付 し、異なる部分についてのみ説明する。
[0098] 具体的には、図 6に示すように、 SiCなどのワイドバンドギャップ半導体からなるチッ プの封入されたパッケージ (41)を高耐熱性プリント基板（51)上に実装するとともに、 該高耐熱性プリント基板（51)に対して低耐熱性のプリント基板（53)を横に並べて配 置する。なお、上記高耐熱性プリント基板（51)と低耐熱性プリント基板（53)との間は 、例えばボンディングワイヤによって電気的に接続されている。
[0099] そして、上記高耐熱性プリント基板（51)と低耐熱性プリント基板（53)との間には、上 記パッケージ (41)及び高耐熱性プリント基板（51)からの熱放射によって該低耐熱性 プリント基板（53)が高温になるの防止するための遮熱板（55)が設けられて!/、る。これ により、上記低耐熱性プリント基板（53)が上記パッケージ (41)力、らの熱放射によって 熱的な損傷を受けるのを確実に防止できる。
[0100] 《実施形態 4》
この実施形態 4は、同じプリント基板 (61)上での素子（66,67)の動作温度によって 低温部（62)と高温部（63)とを構成し、且つ両者がパターン (64)によって接続されて いる場合、該高温部（63)で発生した熱がパターン (64)を介して低温部（62)に伝わつ て該低温部（62)が高温になるのを防止するものである。
[0101] 具体的には、図 7に示すように、プリント基板 (61)上に、複数の素子（66,67)が実装 されている場合、その動作温度によって低温部（62)と高温部（63)とに分けられる。そ して、両者が上記プリント基板 (61)上に形成されたパターン (64)によって電気的に接 続されて!/、る場合、該パターン (64)を介して上記高温部（63)の素子（67)の熱が低 温部（62)の素子（66)に伝わって、該素子（66)の温度を上昇させることになる。
[0102] 特に、上記高温部（63)の素子（67)力 高温条件下でも動作可能な SiCなどのワイ ドバンドギャップ半導体によって構成されたパッケージ (41)であり、上記低温部（62) の素子（66)が高温条件下では動作できな!/、Si半導体などによって構成されて!/、る 場合には、該高温部（63)の素子（67)が高温になると、その熱は上記パターン (64)を 介して低温部（62)の素子（66)に伝わり、該低温部（62)の素子（66)の温度が耐熱温 度を超えてしまう場合がある。
[0103] そのため、上記プリント基板 (61)のパターン (64)を、熱抵抗が高くなるような形状に する。すなわち、上記図 7に示すように、上記パターン (64)の途中の部分 (64a)を蛇 腹状に屈曲させて上記高温部（63)と低温部（62)との間のパターン (64)の長さをでき るだけ長くすることで、該パターン (64)の熱抵抗を大きくする。
[0104] これにより、上記高温部（63)から上記低温部（62)への伝熱が阻害されて、該低温 部（63)の素子（66)の温度上昇が抑えられる。
[0105] また、上述のように、パターン (64)自身の熱抵抗を大きくするものに限らず、図 8に 示すように、パターン (64')の途中に抵抗体 (65)を設けるようにしてもよ!/、。この抵抗 体（65)は、パターン (64')に比べて熱抵抗の大きいもので、上記高温部（63)から低 温部（62)への伝熱を妨げるように構成されて!/、る。
[0106] 一実施形態 4の効果
上記実施形態 4では、同一のプリント基板 (61)上に、 SiCなどのワイドバンドギヤッ プ半導体からなる素子や Si半導体からなる素子などのように動作温度の異なる複数 の素子（66,67)が実装されて!/、て、相対的に動作温度の高!/、素子（67)からなる高温 部（63)と動作温度の低レ、素子（66)からなる低温部（62)とがパターン (64)によって接 続されている場合に、該パターン (64)の長さを長くしたり、途中に抵抗体 (65)を設け たりすることで、上記高温部（63)と低温部（62)との間の熱抵抗を大きくすることができ 、これにより、該高温部（63)の熱によって低温部（62)の温度上昇を抑えることができ
[0107] したがって、上記低温部（62)が高温になって熱的な損傷を受けるのを確実に防止 すること力 Sでさる。
[0108] 《実施形態 5》
この実施形態 5は、上述の実施形態;!〜 4とは異なり、チップなどの素子（71)だけで なぐ該素子（71)を駆動させるためのドライバ部（72)も SiCなどのワイドバンドギヤッ プ半導体によって構成し、高温動作可能な素子（71)及びドライバ部（72)と、耐熱温 度の低い周辺部品（73,74)との間を熱絶縁したものである。なお、ここでいう熱絶縁と は、完全に伝熱を遮断するものではなぐ伝熱を抑制するものも含む。
[0109] 具体的には、上記実施形態;!〜 4のように、チップ (21)などの素子（71)だけをワイド バンドギャップ半導体によって構成し、他の部品との間の伝熱を抑制する（図 9 (a) ) のではなぐ該素子（71)を駆動させるドライバ部（72')もワイドバンドギャップ半導体に よって構成し、上記素子（71)及びドライバ部（72')を同一のパッケージ (70)内に収め る。上記素子（71)を駆動させるドライバ部（72')は、損失等の観点から該素子（71)に なるべく近レ、位置に設けるのが好まし!/、からである。
[0110] そして、上記高温動作可能な部品からなるパッケージ (70)と、それ以外の耐熱温度 の低い部品（図 9の例では、 CPU (73)や周辺回路（74)等）との間に熱絶縁（75)を設 ける。この熱絶縁 (75)は、例えば上述の実施形態 1〜4のような構成であり、上記パッ ケージ（70)力 耐熱温度の低い部品（73,74)への伝熱を妨げるように構成されてい
[0111] 一実施形態 5の効果
上記実施形態 5では、チップ (21)などの素子（71)だけでなぐ該素子（71)を駆動さ せるためのドライバ部（72')も SiCなどのワイドバンドギャップ半導体によって構成し、 上記素子（71)及びドライバ（72')を同一のパッケージ (70)内に収納して、該パッケー ジ（70)と耐熱温度の低い部品（73,74)との間を熱絶縁するようにしたため、高温動作 可能なワイドバンドギャップ半導体によって構成される部品（71，73')の熱が耐熱温度 の低!/、部品（73,74)に伝わって該部品（73,74)が高温になるのを防止できる。
[0112] したがって、上記耐熱温度の低い部品（73,74)が高温になって熱的な損傷を受ける のを確実に防止することができる。
[0113] また、通常、上記素子（71)の近くに配置されるドライバ部（72')を熱的に保護する必 要がなくなるため、該ドライバ部（72' )のための伝熱制御手段を省略することができる
[0114] 《その他の実施形態》
本発明は、上記各実施形態について、以下のような構成としてもよい。
[0115] 上記各実施形態では、ワイドバンドギャップ半導体として SiCを用いるようにしている ヽこの限りではなぐ GaNなど Sはりも大きいバンドギャップの値の半導体材料であ ればどのような材料であってもよ!/、。
産業上の利用可能性
[0116] 以上説明したように、本発明における電力変換装置は、ワイドバンドギャップ半導体 力もなるチップなどの素子を有するものに特に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] ワイドバンドギャップ半導体のチップ (21)と、該チップ (21)と同等以上の耐熱温度 を有する部材（22,23)とによって構成されたチップ部（20)と、該チップ部（20)の周辺 に位置し且つ上記チップ (21)よりも耐熱温度の低い周辺部品（25)と、を備えた電力 変換装置であって、
上記周辺部品（25)の温度が該周辺部品（25)の耐熱温度を超えないように上記チ ップ部（20)と該周辺部品（25)とを熱絶縁したことを特徴とする電力変換装置。
[2] 請求項 1において、
上記チップ部（20)は、上記チップ（21)の熱を放熱するための放熱手段（23)と、該 放熱手段（23)にチップ (21)の熱を導くための伝熱部材（22)と、をさらに備え、 上記伝熱部材（22)及び上記放熱手段（23)の少なくとも一方は、上記熱絶縁の手 段としての断熱部材 (24)を介して上記周辺部品（25)によって支持されて!/、ることを 特徴とする電力変換装置。
[3] 請求項 2において、
上記断熱部材 (24)は、上記周辺部品（25)と上記伝熱部材 (22)及び上記放熱手 段 (23)の少なくとも一方とを接着するための耐熱性接着剤であることを特徴とする電 力変換装置。
[4] 請求項 1において、
上記熱絶縁の手段（26)は、上記チップ部（20)から上記周辺部品（25)への熱放射 を抑制するように設けられた遮熱板 (26)であることを特徴とする電力変換装置。
[5] 請求項 1において、
上記チップ部（20)と周辺部品（25)とは、ボンディングワイヤ（27)によって電気的に 接続されてレ、ることを特徴とする電力変換装置。
[6] ワイドバンドギャップ半導体のチップを封入してなるパッケージ (41)と、該パッケー ジ (41)の端子 (42)が接続されるパターン (44)が形成されたプリント基板 (43)と、を備 えた電力変換装置であって、
上記チップの温度が、上記プリント基板 (43)及び該基板 (43)上の部品のうち少なく とも一方の耐熱温度を超える場合でも、上記プリント基板 (43)及び該基板 (43)上の 部品の温度が耐熱温度以下になるように、上記パッケージ (41)とプリント基板 (43)及 び該基板 (43)上の部品とを熱絶縁したことを特徴とする電力変換装置。
[7] 請求項 6において、
上記端子（42)及びパターン (44)の少なくとも一方は、上記プリント基板 (43)の温度 が該基板 (43)の耐熱温度以下になるような放熱面積を有して!/ヽて、
上記熱絶縁の手段（42,44)は、上記放熱面積を有する少なくとも一方の部材である ことを特徴とする電力変換装置。
[8] 請求項 6において、
上記熱絶縁の手段（46)は、上記端子（42)及びパターン (44)の少なくとも一方に向 かって風を送る送風手段（46)であることを特徴とする電力変換装置。
[9] 請求項 6において、
上記熱絶縁の手段（47)は、上記パッケージ (41)力、ら上記プリント基板（43)への熱 放射を抑制するように設けられた遮熱板 (47)であることを特徴とする電力変換装置。
[10] ワイドバンドギャップ半導体のチップを有するパッケージ (41)と、該パッケージ (41) の最高温度に耐えられるような耐熱温度の高い高耐熱性プリント基板（51)と、上記最 高温度よりも耐熱温度の低い低耐熱性プリント基板 (53)と、を備えた電力変換装置 でめって、
上記パッケージ (41)と上記低耐熱性プリント基板（53)とを熱絶縁するように、上記 高耐熱性プリント基板（51)上に上記パッケージ (41)を実装したことを特徴とする電力 変換装置。
[11] 請求項 10において、
上記パッケージ (41)から低耐熱性プリント基板（53)への熱放射を抑制する遮熱板 (54,55)を備えてレ、ることを特徴とする電力変換装置。
[12] 請求項 1、 6、 10のいずれか一つにおいて、
ワイドバンドギャップ半導体からなる部品が実装されたプリント基板 (61)は、実装さ れる素子（66,67)の動作温度によって高温部（63)と低温部（62)とに分けられ、該高 温部（63)と低温部（62)とを上記プリント基板 (61)上で電気的に接続するパターン (6 4,64')には、伝熱抑制手段（64a，65)が設けられていることを特徴とする電力変換装 置。
[13] 請求項 12において、
上記伝熱抑制手段（64)は、上記パターン (64)のうち相対的に熱抵抗の大きい部 分 (64a)であることを特徴とする電力変換装置。
[14] 請求項 12において、
上記伝熱抑制手段（65)は、上記パターン (64)に上記高温部（63)から低温部（62) への熱伝導を阻害するように設けられた抵抗体 (65)であることを特徴とする電力変換 装置。
[15] ワイドバンドギャップ半導体の素子（71)と、該素子（71)を駆動するためのドライバ部
(72)とを備えた電力変換装置であって、
上記ドライバ部（72)もワイドバンドギャップ半導体によって構成され、上記素子（71) とともに同一のパッケージ (70)内に配設されるとともに、
上記パッケージ (70)とその周辺に位置する周辺部品（73,74)とを熱絶縁したことを 特徴とする電力変換装置。
[16] 請求項 1、 6、 10、 15のいずれか一つにおいて、
上記ワイドバンドギャップ半導体は SiC半導体であることを特徴とする電力変換装 置。
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