WO2019106839A1 - Power conversion device - Google Patents
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Definitions
- only one switch is turned on in each of the upper arm (semiconductor elements 11A, 11B, 11C) and the lower arm (semiconductor elements 12A, 12B, 12C) according to the second embodiment. It is controlled. That is, the semiconductor elements 12A and 12B connected by the common electrode 17-1 are never simultaneously turned on, and the semiconductor elements 11B and 11C connected by the common electrode 17-2 are simultaneously turned on. There is nothing to do.
- the two semiconductor elements provided adjacent to each other between the different phases not only radiate heat from the cooling section 16 on the back side, but also while one of the semiconductor elements is turned on,
- the heat is dissipated from the surface of the semiconductor element to the other semiconductor element through the common electrode 17 having thermal conductivity. Therefore, the heat dissipation can be improved.
- the semiconductor element 12A disposed second from the rear right and the semiconductor element 12B disposed third are connected to the terminals 22 configured on the cooling section 16 on the lower surface, respectively, and the upper surface is the common electrode 17 Connected with -1.
- the common electrode 17-1 is connected to the negative electrode feed bus 10N.
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Abstract
This power conversion device is controlled by means of at least two phases, each of which comprises an upper arm semiconductor element and a lower arm semiconductor element. The power conversion device has: the semiconductor elements; a cooler that cools the semiconductor elements; and an electrode bonded to the semiconductor elements. In each of the phases, the semiconductor elements are arrayed in a predetermined direction, and the row of the semiconductor elements in one phase, and the row of the semiconductor elements in another phase are provided on a line in a predetermined direction, and both the semiconductor elements adjacent to each other, said semiconductor elements being in different phases, respectively, are the upper arms or lower arms. The electrode has electrical conductivity and thermal conductivity, and is provided so as to bond together the semiconductor elements adjacent to each other, said semiconductor elements being in different phases, respectively.
Description
本発明は、電力変換装置に関する。
The present invention relates to a power converter.
電力変換装置（パワーモジュール）は発熱量が多いため、一般に、放熱性の高い材料からなる冷却部などの上に配置される。しかしながら、車両などの駆動用のモータなどに利用される電力変換装置が有する半導体素子は、大電力を扱うため発熱量が大きい。そのため、半導体素子を熱伝導性の高い部材と接触させて冷却しても発熱量を抑制することが難しく、半導体素子の発熱による膨張と冷却による収縮との繰り返しにより、半導体素子が電力変換装置から剥離してしまうことがある。
Since a power conversion device (power module) generates a large amount of heat, it is generally disposed on a cooling unit or the like made of a material with high heat dissipation. However, a semiconductor element included in a power conversion device used for a motor for driving a vehicle or the like has a large amount of heat generation because it handles a large amount of power. Therefore, even if the semiconductor element is cooled by bringing it into contact with a member having high thermal conductivity, it is difficult to suppress the calorific value, and the semiconductor element is separated from the power converter by repeated expansion and contraction due to heat generation of the semiconductor element. It may peel off.
ＪＰ２００１－２１７３５８Ａに開示されている電力変換装置によれば、基盤上に設けられる半導体素子の上方に冷却部を設け、さらに、冷却部を上方から板バネで機械的に押圧することにより、半導体素子の剥離を防止する技術が開示されている。
According to the power conversion device disclosed in JP2001-217358A, the semiconductor element is provided by providing the cooling portion above the semiconductor element provided on the base and further mechanically pressing the cooling portion from above with the plate spring. There is disclosed a technique for preventing the peeling of
ＪＰ２００１－２１７３５８Ａに開示された空冷構造によれば、板バネという追加部品を用いて半導体素子の発熱による剥離を抑制しているため、電力変換装置の大型化とコスト上昇をまねくおそれがある。そのため、半導体素子の冷却効率の向上の必要性が高まっている。
According to the air-cooling structure disclosed in JP2001-217358A, peeling of the semiconductor element due to heat generation is suppressed by using an additional component such as a flat spring, which may lead to an increase in size and cost of the power conversion device. Therefore, the need to improve the cooling efficiency of semiconductor devices is increasing.
本発明の目的は、半導体素子の冷却効率の向上を図る電力変換装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a power conversion device that improves the cooling efficiency of a semiconductor element.
本発明のある態様の電力変換装置は、少なくとも２つの相で制御され、相のそれぞれが上アームの半導体素子と下アームの半導体素子とにより構成される電力変換装置である。電力変換装置は、複数の半導体素子と、半導体素子を冷却する冷却器と、複数の半導体素子と接合される電極と、を有する。相のそれぞれにおいて複数の半導体素子は所定の方向に配列されるとともに、相の半導体素子の列と、他の相の半導体素子の列とは、所定の方向に一列に設けられ、異なる相の間で隣接する半導体素子は共に上アームまたは下アームである。電極は、電気伝導性、かつ、熱伝導性を有し、異なる相の間で隣接する半導体素子の両者を接合するように設けられる。
The power converter according to an aspect of the present invention is a power converter controlled by at least two phases, and each of the phases is constituted by the semiconductor element of the upper arm and the semiconductor element of the lower arm. The power converter includes a plurality of semiconductor elements, a cooler for cooling the semiconductor elements, and electrodes joined to the plurality of semiconductor elements. In each of the phases, the plurality of semiconductor devices are arranged in a predetermined direction, and the row of semiconductor devices of the phase and the row of semiconductor devices of other phases are provided in a row in the predetermined direction and between different phases The adjacent semiconductor devices are both upper arms or lower arms. The electrodes are electrically conductive and thermally conductive, and are provided so as to join adjacent semiconductor elements between different phases.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態における電力変換装置について説明する。
Hereinafter, a power conversion device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電力変換装置１に関する構成を示す回路図である。 First Embodiment
FIG. 1: is a circuit diagram which shows the structure regarding thepower converter device 1 which concerns on 1st Embodiment.
図１は、第１実施形態に係る電力変換装置１に関する構成を示す回路図である。 First Embodiment
FIG. 1: is a circuit diagram which shows the structure regarding the
電力変換装置１は、直流電源２と電動機（回転電機）３との間に設けられている。
The power conversion device 1 is provided between the DC power supply 2 and a motor (rotary electric machine) 3.
直流電源２は、車両などの動力源であり、複数の電池などにより構成されている。直流電源２は、正極が正極配線４Ｐを介して、電力変換装置１内の正極給電母線１０Ｐと接続されており、負極が負極配線４Ｎを介して、電力変換装置１内の負極給電母線１０Ｎと接続されている。なお、正極配線４Ｐ、負極配線４Ｎは、メッシュなどに覆われてシールドされていることが多い。
The DC power source 2 is a power source of a vehicle or the like, and is configured of a plurality of batteries and the like. The DC power supply 2 is connected at its positive electrode to the positive electrode feed bus 10P in the power conversion device 1 via the positive electrode wire 4P, and at the negative electrode via the negative electrode wire 4N, with the negative electrode feed bus 10N in the power converter 1 It is connected. The positive electrode wiring 4P and the negative electrode wiring 4N are often covered with a mesh or the like and shielded.
電動機３は、複数の相（本実施形態では２相、Ｕ相とＶ相）で動作するものとする。電動機３は、電力変換装置１が直流電源２から直流電流を変換して生成される交流電流を受けて、回転駆動する。なお、電力変換装置１と電動機３とは、Ｕ相配線５Ｕ、Ｖ相配線５Ｖを介して接続されている。
The motor 3 operates in a plurality of phases (two phases in this embodiment, U phase and V phase). The electric motor 3 is rotationally driven by receiving an alternating current generated by the power conversion device 1 converting a direct current from the direct current power supply 2. Power conversion device 1 and motor 3 are connected via U-phase wire 5U and V-phase wire 5V.
電力変換装置１は、モジュール化された複数のパワーモジュールである半導体素子１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂを有する。半導体素子１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂは、スイッチとして機能し、制御回路１３からの信号に応じてスイッチを開閉することで直流電力を交流電力に変換する。そして、電動機３にて所望の回転力を得るための交流電力が生成されると、生成された交流電流は電動機３に出力される。なお、以下において、半導体素子１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂを区別しない場合には、単に半導体素子と称するものとする。
The power conversion device 1 includes semiconductor elements 11A, 11B, 12A, 12B which are a plurality of modularized power modules. The semiconductor elements 11A, 11B, 12A, and 12B function as switches, and open and close the switches according to the signal from the control circuit 13 to convert direct current power into alternating current power. Then, when alternating current power for obtaining a desired rotational force is generated by the motor 3, the generated alternating current is output to the motor 3. In the following, when the semiconductor elements 11A, 11B, 12A, and 12B are not distinguished from one another, they are simply referred to as semiconductor elements.
上述のように電力変換装置１は２相にて動作しており、半導体素子１１Ａと１２ＡとがＵ相の交流電力を生成し、半導体素子１１Ｂと１２ＢとがＶ相の交流電力を生成する。また、半導体素子１１Ａ、１１Ｂは、正極配線４Ｐ及び正極給電母線１０Ｐを介して、直流電源２の正極と接続されて、それぞれの相における上アームとして動作する。半導体素子１２Ａ、１２Ｂは、負極配線４Ｎ及び負極給電母線１０Ｎを介して、直流電源２の負極と接続されて、下アームとして動作する。
As described above, the power conversion device 1 operates in two phases, the semiconductor elements 11A and 12A generate U-phase AC power, and the semiconductor elements 11B and 12B generate V-phase AC power. The semiconductor elements 11A and 11B are connected to the positive electrode of the DC power supply 2 through the positive electrode wire 4P and the positive electrode feed bus 10P, and operate as upper arms in the respective phases. The semiconductor elements 12A and 12B are connected to the negative electrode of the DC power supply 2 through the negative electrode wire 4N and the negative electrode feed bus 10N, and operate as a lower arm.
Ｕ相配線５Ｕにおける電動機３とは反対側の一端は、半導体素子１１Ａと半導体素子１２Ａとの間に接続されている。Ｖ相配線５Ｖの一端は、半導体素子１１Ｂと半導体素子１２Ｂとの間に接続されている。なお、Ｕ相配線５Ｕ、Ｖ相配線５Ｖは、電力変換装置１内に設けられる板状の導体（バスバー）を介して、半導体素子と接続されてもよい。
One end of the U-phase wiring 5U on the opposite side to the motor 3 is connected between the semiconductor element 11A and the semiconductor element 12A. One end of the V-phase wire 5V is connected between the semiconductor element 11B and the semiconductor element 12B. The U-phase wiring 5U and the V-phase wiring 5V may be connected to the semiconductor element via a plate-like conductor (bus bar) provided in the power conversion device 1.
電力変換装置１は、さらに、正極給電母線１０Ｐと負極給電母線１０Ｎとの間に、半導体素子への入力電圧の変動を吸収する平滑コンデンサ１４を有する。この平滑コンデンサ１４は、直流電源２とインバータを接続する給電母線に接続され、スイッチングによる電圧の変動の一部が抑制される。
The power conversion device 1 further includes a smoothing capacitor 14 that absorbs fluctuations in the input voltage to the semiconductor element between the positive electrode feed bus 10P and the negative electrode feed bus 10N. The smoothing capacitor 14 is connected to a feed bus connecting the DC power supply 2 and the inverter, and a part of voltage fluctuation due to switching is suppressed.
電動機３は、例えば、電気自動車などに用いられる交流電力モータなどであり、車両の走行駆動源となる。そのような場合には、電動機３の出力軸は電気自動車の車軸の結合されている。なお、電動機３は、電気自動車に限らず、イブリッド自動車（ＨＥＶ）にも適用することができ、また車両以外の装置にも適用可能である。
The electric motor 3 is, for example, an AC power motor used for an electric car or the like, and serves as a driving source for driving the vehicle. In such a case, the output shaft of the motor 3 is connected to the axle of the electric vehicle. The electric motor 3 can be applied not only to electric vehicles but also to electric vehicles (HEVs) and also to devices other than vehicles.
図２は、電力変換装置１の具体的な構成例を示す図である。この図には、図１に対応する構成が示されている。
FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration example of the power conversion device 1. In this figure, the configuration corresponding to FIG. 1 is shown.
電力変換装置１は、例えば金属製の筐体６の中に設けられており、筐体６は、直流電源２と正極配線４Ｐ、及び、負極配線４Ｎを介して接続されるとともに、電動機３とＵ相配線５Ｕ、Ｖ相配線５Ｖを介して接続されている。
The power conversion device 1 is provided, for example, in a metal case 6, and the case 6 is connected to the DC power supply 2 through the positive electrode wire 4P and the negative electrode wire 4N, and The U-phase wiring 5U and the V-phase wiring 5V are connected.
また、筐体６内には、正極給電母線１０Ｐ、及び、負極給電母線１０Ｎは、板状の電極として構成される。また、Ｕ相配線５Ｕと接続されるＵ相バスバー１５Ｕ、及び、Ｖ相配線５Ｖと接続されるＶ相バスバー１５Ｖが設けられる。筐体６の中では、正極給電母線１０Ｐ、及び、負極給電母線１０Ｎと、Ｕ相バスバー１５Ｕ、及び、Ｖ相バスバー１５Ｖとが、半導体素子と不図示の配線を介して接続されている。
Moreover, in the housing | casing 6, the positive electrode feed bus-line 10P and the negative electrode feed bus-bar 10N are comprised as a plate-shaped electrode. A U-phase bus bar 15U connected to U-phase wire 5U and a V-phase bus bar 15V connected to V-phase wire 5V are provided. In the housing 6, the positive electrode feed bus 10P and the negative electrode feed bus 10N, the U-phase bus bar 15U, and the V-phase bus bar 15V are connected to the semiconductor element via a wire (not shown).
図３は、電力変換装置１の斜視図である。なお、以下ではこの斜視図において、半導体素子の図上面を表面と称し、図下面を裏面と称するものとする。
FIG. 3 is a perspective view of the power conversion device 1. In the following, in the perspective view, the upper surface of the semiconductor device is referred to as a front surface, and the lower surface is referred to as a back surface.
本実施形態の電力変換装置１においては、冷却部１６の上に、図右奥から左前に向かう方向行に、半導体素子１１Ａ、１２Ａ、１２Ｂ、１１Ｂの順に一列になるように配置されている。半導体素子１１Ａ、１２Ａの組がＵ相、半導体素子１１Ｂ、１１Ａの組がＶ相の交流電力を生成する。すなわち、Ｕ相及びＶ相の２つの相、かつ、それぞれの相を構成する半導体素子１１Ａ、１２Ａ、１２Ｂ、１１Ｂは、図右奥から左前に向かう方向に配列される。なお、半導体素子と冷却部１６は絶縁される。具体的には、半導体素子の冷却部１６と接触する裏面が絶縁性を有していてもよいし、半導体素子と冷却部１６との間に絶縁基板が設けられていてもよい。
In the power conversion device 1 of the present embodiment, the semiconductor elements 11A, 12A, 12B, and 11B are arranged in a line in the order of the direction from the back right to the left front on the cooling unit 16. The set of semiconductor elements 11A and 12A generate U-phase AC power, and the set of semiconductor elements 11B and 11A generate V-phase AC power. That is, the semiconductor elements 11A, 12A, 12B, and 11B constituting the two phases of the U-phase and the V-phase and the respective phases are arranged in the direction from the back right to the left front of the drawing. The semiconductor element and the cooling unit 16 are insulated. Specifically, the back surface of the semiconductor element in contact with the cooling unit 16 may have insulating properties, or an insulating substrate may be provided between the semiconductor element and the cooling unit 16.
また、半導体素子１１Ａと１２Ａとの間に設けられる接続配線と、Ｕ相配線５Ｕが接続されている。なお、半導体素子１１Ａと１２Ａとの接続は、両者のそれぞれに接続端子を設け、その接続端子同士を接続して、その接続配線とＵ相配線５Ｕとが接続されてもよい。同様に、半導体素子１２Ｂと１１Ｂとの間に設けられる接続配線にＶ相配線５Ｖが接続される。なお、この図においては、図１に示した半導体素子と制御回路１３との間の配線は、図面の可読性から省略した。
Further, a U-phase wire 5U is connected to a connection wire provided between the semiconductor elements 11A and 12A. The connection between the semiconductor elements 11A and 12A may be provided with connection terminals respectively, the connection terminals may be connected, and the connection wiring and the U-phase wiring 5U may be connected. Similarly, V-phase wire 5V is connected to a connection wire provided between semiconductor elements 12B and 11B. In this figure, the wiring between the semiconductor element and the control circuit 13 shown in FIG. 1 is omitted from the readability of the drawing.
そして、異なる相（Ｕ相とＶ相）の間にて隣り合う半導体素子１２Ａ、１２Ｂの表面には、両者を接続する共通電極１７が接合されており、この共通電極１７が負極給電母線１０Ｎと接続されている。また、半導体素子１１Ａ、１１Ｂのそれぞれには、表面に電極１８が接合されており、電極１８のそれぞれが正極給電母線１０Ｐと接続される。
A common electrode 17 connecting both of them is joined to the surface of the semiconductor elements 12A and 12B adjacent to each other between different phases (U and V phases), and this common electrode 17 is connected to the negative electrode feed bus 10N. It is connected. Moreover, the electrode 18 is joined to the surface at each of the semiconductor elements 11A and 11B, and each of the electrodes 18 is connected to the positive electrode feed bus 10P.
共通電極１７は、電気伝導性を有するとともに、高い熱伝導性を有するものとする。また、電極１８は、電気伝導性を有していれば熱伝導性を有する必要はないが、共通電極１７と同じ熱伝導性を有する材料で構成されてもよい。
The common electrode 17 has electrical conductivity and high thermal conductivity. Also, the electrode 18 need not have thermal conductivity as long as it has electrical conductivity, but may be made of a material having the same thermal conductivity as the common electrode 17.
ここで、半導体素子１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂは、上アーム（半導体素子１１Ａ、１１Ｂ）及び下アーム（半導体素子１２Ａ、１２Ｂ）のそれぞれにおいて、１つずつスイッチがＯＮとなるように制御される。すなわち、共通電極１７に接続される上アームとなる半導体素子１２Ａと１２Ｂとが同時にＯＮになることはない。
Here, the semiconductor devices 11A, 11B, 12A, 12B are controlled such that one switch is turned on in each of the upper arm ( semiconductor devices 11A, 11B) and the lower arm ( semiconductor devices 12A, 12B). . That is, the semiconductor elements 12A and 12B serving as the upper arm connected to the common electrode 17 are never simultaneously turned on.
共通電極１７に熱伝導性を持たせることによって、半導体素子１２ＡがＯＮとなる場合には、半導体素子１２Ａにおける発熱を、共通電極１７を介して半導体素子１２Ｂ側に放熱することができる。また、半導体素子１２ＢがＯＮとなる場合には半導体素子１２Ｂにおける発熱を、共通電極１７を介して半導体素子１２Ａ側に放熱することができる。
By providing the common electrode 17 with thermal conductivity, when the semiconductor element 12A is turned on, heat generated in the semiconductor element 12A can be dissipated to the semiconductor element 12B through the common electrode 17. In addition, when the semiconductor element 12B is turned on, the heat generated in the semiconductor element 12B can be dissipated to the semiconductor element 12A through the common electrode 17.
したがって、半導体素子１２Ａ、１２Ｂは、裏面が冷却部１６により放熱されるだけでなく、いずれか一方の半導体素子がＯＮとなっている間には、その一方の半導体素子の表面から熱伝導部材である共通電極１７を介して他方の半導体素子へと放熱すされることになる。
Therefore, in the semiconductor devices 12A and 12B, not only is the heat released from the back surface by the cooling section 16, but while any one of the semiconductor devices is ON, the heat conduction member is used from the surface of one of the semiconductor devices. The heat is dissipated to the other semiconductor element through a certain common electrode 17.
また、冷却部１６の上にて設けられる半導体素子、共通電極１７、及び、電極１８は、一体となってモールドされてもよい。このようにすることで、これらの部材の剥離を防ぐことができる。
In addition, the semiconductor element, the common electrode 17 and the electrode 18 provided on the cooling unit 16 may be integrally molded. By doing so, peeling of these members can be prevented.
第１実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
第１実施形態によれば、それぞれの相の半導体素子が所定の方向に配列されるとともに、Ｕ相の半導体素子の列とＶ層の半導体素子の列とは該所定の方向に一列に設けられる。そして、異なる相（Ｕ相、Ｖ相）の間で同じ種類のアームである下アームを構成する半導体素子１２Ａ、１２Ｂが隣接する。共通電極１７は、電気伝導性及び熱伝導性を有するとともに、半導体素子１２Ａ、１２Ｂの両者と接合する。
According to the first embodiment, the semiconductor elements of each phase are arranged in a predetermined direction, and the column of U-phase semiconductor elements and the column of semiconductor elements of the V layer are provided in a line in the predetermined direction. . The semiconductor elements 12A and 12B that constitute the lower arm, which is the same type of arm, are adjacent to each other between different phases (U phase and V phase). The common electrode 17 has electrical conductivity and thermal conductivity, and is in contact with both of the semiconductor elements 12A and 12B.
ここで、下アームを構成する半導体素子１２Ａ、１２Ｂは、それらのうちの１つだけがＯＮになるように制御されるので、両者が同時にＯＮとなることはない。そのため、半導体素子１２Ａ、１２Ｂは、裏面（図下面）が冷却部１６により放熱されるだけでなく、一方の半導体素子がＯＮとなる間には、その一方の半導体素子の表面（図上面）から熱伝導部材である共通電極１７を介して他方の半導体素子へと放熱されることになる。したがって、放熱効率（冷却効率）を高めることができる。
Here, since the semiconductor elements 12A and 12B constituting the lower arm are controlled such that only one of them is turned on, both of them are not simultaneously turned on. Therefore, in the semiconductor devices 12A and 12B, not only the back surface (the lower surface in the drawing) is dissipated by the cooling unit 16, but also while one of the semiconductor devices is turned on, from the surface (upper surface) of the one semiconductor element The heat is dissipated to the other semiconductor element through the common electrode 17 which is a heat conducting member. Therefore, the heat dissipation efficiency (cooling efficiency) can be enhanced.
その結果、冷却部１６の加熱による反りを抑制することができ、また、電力変換装置１は追加部品を有さないため、電力変換装置１の小型化、低コスト化が可能となる。さらに、熱伝導部材である共通電極１７が大きくなり幅広に構成することができるので、配線に起因する寄生インダクタンスを小さくなり、電力変換装置１にて発生するノイズを抑制することを実現できる。
As a result, warpage due to heating of the cooling unit 16 can be suppressed, and since the power conversion device 1 does not have additional components, downsizing and cost reduction of the power conversion device 1 can be achieved. Furthermore, since the common electrode 17 which is a heat conducting member can be made large and wide, parasitic inductance due to the wiring can be reduced, and noise generated in the power conversion device 1 can be suppressed.
第１実施形態によれば、半導体素子は、裏面が冷却部１６と接触するとともに、表面が共通電極１７と接触されている。このような構成は、一般に半導体素子の配置が横型と称される。このように構成されることにより、横型の配置の電力変換装置１においては、半導体素子が冷却部１６の上に直接設けられるので効率よく冷却されるので、放熱効率を高めることができる。
According to the first embodiment, the back surface of the semiconductor element is in contact with the cooling unit 16 and the front surface is in contact with the common electrode 17. In such a configuration, the arrangement of semiconductor elements is generally referred to as lateral. With such a configuration, in the power converter 1 in the horizontal arrangement, the semiconductor element is directly provided on the cooling unit 16 and thus is efficiently cooled, so that the heat radiation efficiency can be enhanced.
第１実施形態によれば、横型の配置の電力変換装置１の一例として、半導体素子は、冷却部１６と接触する裏面が絶縁性を有する。このように構成される横型の配置の電力変換装置１においても、放熱効率を高めることができる。
According to the first embodiment, as an example of the power converter 1 in the horizontal arrangement, the back surface of the semiconductor element in contact with the cooling unit 16 has insulation. The heat dissipation efficiency can also be enhanced in the horizontal power converter 1 configured as described above.
第１実施形態によれば、横型の配置の電力変換装置１の他の一例として、半導体素子の裏面と、冷却部１６との間に絶縁基板を有する。このように構成される横型の配置の電力変換装置１においても、放熱効率を高めることができる。
According to the first embodiment, an insulating substrate is provided between the back surface of the semiconductor element and the cooling unit 16 as another example of the power converter 1 in the horizontal arrangement. The heat dissipation efficiency can also be enhanced in the horizontal power converter 1 configured as described above.
第１実施形態によれば、冷却部１６の上にて設けられる半導体素子、共通電極１７、及び、電極１８は、一体となってモールドされる。このようにすることで、半導体素子などの部材の剥離を防ぐことができる。
According to the first embodiment, the semiconductor element provided on the cooling unit 16, the common electrode 17, and the electrode 18 are integrally molded. By doing this, it is possible to prevent peeling of members such as semiconductor elements.
（第２実施形態）
第１実施形態においては、電動機３が２相（Ｕ相、Ｖ相）で制御される例について説明した。第２実施形態においては、電動機３が（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）で制御される例について説明する。 Second Embodiment
In the first embodiment, an example in which themotor 3 is controlled in two phases (U phase, V phase) has been described. In the second embodiment, an example in which the motor 3 is controlled by (U phase, V phase, W phase) will be described.
第１実施形態においては、電動機３が２相（Ｕ相、Ｖ相）で制御される例について説明した。第２実施形態においては、電動機３が（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）で制御される例について説明する。 Second Embodiment
In the first embodiment, an example in which the
図４は、第２実施形態に係る電力変換装置１に関する構成を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration related to the power conversion device 1 according to the second embodiment.
本実施形態の電力変換装置１は、図１に示した第１実施形態の電力変換装置１と比較すると、正極給電母線１０Ｐと負極給電母線１０Ｎとの間に、さらに、半導体素子１１Ｃ、１２Ｃが設けられている。半導体素子１１Ｃ、１２Ｃは、Ｗ相として動作して、半導体素子１１Ｃ、１２Ｃとの間に接続されるＷ相配線５Ｗを介して、電動機３にＷ相の交流電力が供給される。
Compared with the power conversion device 1 of the first embodiment shown in FIG. 1, the power conversion device 1 of the present embodiment further includes semiconductor elements 11C and 12C between the positive electrode feed bus 10P and the negative electrode feed bus 10N. It is provided. The semiconductor elements 11C and 12C operate as the W phase, and the AC electric power of the W phase is supplied to the motor 3 through the W phase wiring 5W connected between the semiconductor elements 11C and 12C.
図５は、電力変換装置１の斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of the power conversion device 1.
本実施形態の電力変換装置１においては、冷却部１６の上に、図右奥から左前に向かう方向に、半導体素子１１Ａ、１２Ａ、１２Ｂ、１１Ｂ、１１Ｃ、１２Ｃが一列になるように配置されている。半導体素子１２Ａ、１１Ａの組がＵ相として、半導体素子１１Ｂ、１２Ｂの組がＶ相として、半導体素子１２Ｃ、１１Ｃの組がＷ相として制御される。Ｕ相、Ｖ相、及び、Ｗ相のそれぞれの相を構成する半導体素子は、それぞれの相において図右奥から左前に向かう方向に配列されるとともに、互いの相においても図右奥から左前に向かう方向に一列に設けられる。また、隣接するＵ相とＶ相においては、同種の下アームを構成する半導体素子１２Ａ、１２Ｂが並設される。隣接するＶ相とＷ相においては、同種の上アームを構成する半導体素子１１Ｂ、１１Ｃが並設されている。
In the power conversion device 1 of the present embodiment, the semiconductor elements 11A, 12A, 12B, 11B, 11C, and 12C are arranged in a line on the cooling unit 16 in the direction from the far right to the left front in the figure. There is. The pair of semiconductor devices 12A and 11A is controlled as the U phase, the pair of semiconductor devices 11B and 12B as the V phase, and the pair of semiconductor devices 12C and 11C as the W phase. The semiconductor elements constituting each phase of U phase, V phase, and W phase are arranged in the direction from the far right to the left front in the respective phases, and the respective phases are also from the far right to the front It is provided in a line in the direction to go. Further, in the adjacent U-phase and V-phase, semiconductor elements 12A and 12B constituting the lower arm of the same kind are arranged in parallel. In adjacent V-phase and W-phase, semiconductor elements 11B and 11C constituting the upper arm of the same kind are arranged in parallel.
半導体素子１１Ａと１２Ａとの接続配線にＵ相バスバー１５Ｕが接続され、半導体素子１２Ｂと１１Ｂとの接続配線にＶ相バスバー１５Ｖが接続され、半導体素子１１Ｃと１２Ｃとの接続配線にＷ相バスバー１５Ｗが接続される。
U-phase bus bar 15U is connected to connection wiring of semiconductor elements 11A and 12A, V-phase bus bar 15V is connected to connection wiring of semiconductor elements 12B and 11B, W-phase bus bar 15W is connected to connection wiring of semiconductor elements 11C and 12C. Is connected.
そして、Ｕ相とＶ相との間にて隣り合う半導体素子１２Ａ、１２Ｂの表面には、両者にまたがって接続する共通電極１７－１が設けられており、この共通電極１７－１が負極給電母線１０Ｎと接続される。Ｖ相とＷ相との間にて隣り合う半導体素子１１Ｂ、１１Ｃの表面には、両者にまたがって接続する共通電極１７－２が設けられており、この共通電極１７－２が正極給電母線１０Ｐと接続される。また、半導体素子１１Ａは、表面にて、正極給電母線１０Ｐと接続する共通電極１７－１が接合される。半導体素子１２Ｃは、表面にて、負極給電母線１０Ｎと接続される共通電極１７－２が接合される。このようにしても、第１実施形態と同様に、放熱効率を向上させることができる。
A common electrode 17-1 connected across the two is provided on the surface of the semiconductor elements 12A and 12B adjacent to each other between the U phase and the V phase, and the common electrode 17-1 is supplied with negative electrodes. Connected to bus 10N. A common electrode 17-2 connected across the two semiconductor elements 11B and 11C adjacent to each other between the V phase and the W phase is provided. The common electrode 17-2 is a positive electrode feed bus 10P. Connected with Further, on the surface of the semiconductor element 11A, the common electrode 17-1 connected to the positive electrode feed bus 10P is joined. On the surface of the semiconductor element 12C, the common electrode 17-2 connected to the negative electrode feed bus 10N is joined. Also in this case, the heat dissipation efficiency can be improved as in the first embodiment.
第２実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
According to the second embodiment, the following effects can be obtained.
第２実施形態によれば、半導体素子は、上アーム（半導体素子１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）及び下アーム（半導体素子１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）のそれぞれにおいて、１つだけがスイッチがＯＮとなるように制御される。すなわち、共通電極１７－１にて接続される半導体素子１２Ａと１２Ｂとが同時にＯＮになることはなく、かつ、共通電極１７－２にて接続される半導体素子１１Ｂと１１Ｃとが同時にＯＮになることはない。
According to the second embodiment, only one switch is turned on in each of the upper arm ( semiconductor elements 11A, 11B, 11C) and the lower arm ( semiconductor elements 12A, 12B, 12C) according to the second embodiment. It is controlled. That is, the semiconductor elements 12A and 12B connected by the common electrode 17-1 are never simultaneously turned on, and the semiconductor elements 11B and 11C connected by the common electrode 17-2 are simultaneously turned on. There is nothing to do.
したがって、共通電極１７－１、１７－２が熱伝導性を持つことにより、それらの共通電極１７に接続される２つの半導体素子のうち一方の半導体素子がＯＮとなる場合には、一方の半導体素子による発熱を他方の半導体素子の側に放熱することができる。同様に、他方の半導体素子がＯＮとなる場合には、他方の半導体素子による発熱を一方の半導体素子の側に放熱することができる。
Therefore, when one of the two semiconductor elements connected to the common electrode 17 is turned ON by the common electrodes 17-1 and 17-2 having thermal conductivity, one of the two semiconductor elements is turned on. Heat generated by the element can be dissipated to the side of the other semiconductor element. Similarly, when the other semiconductor element is turned on, the heat generated by the other semiconductor element can be dissipated to the side of the one semiconductor element.
これにより、異なる相の間で隣接して設けられる２つの半導体素子は、裏面が冷却部１６から放熱されるだけでなく、いずれか一方の半導体素子がＯＮとなっている間には、その一方の半導体素子の表面から熱伝導性を有する共通電極１７を介して他方の半導体素子へと放熱されることになる。そのため、放熱性を高めることができる。
As a result, the two semiconductor elements provided adjacent to each other between the different phases not only radiate heat from the cooling section 16 on the back side, but also while one of the semiconductor elements is turned on, The heat is dissipated from the surface of the semiconductor element to the other semiconductor element through the common electrode 17 having thermal conductivity. Therefore, the heat dissipation can be improved.
（第３実施形態）
第１及び第２実施形態においては、各相が２アームによって動作することが示されている。第３実施形態においては、各相のそれぞれのアームが並列に構成される例について説明する。 Third Embodiment
In the first and second embodiments, it is shown that each phase operates with two arms. In the third embodiment, an example in which the respective arms of the respective phases are configured in parallel will be described.
第１及び第２実施形態においては、各相が２アームによって動作することが示されている。第３実施形態においては、各相のそれぞれのアームが並列に構成される例について説明する。 Third Embodiment
In the first and second embodiments, it is shown that each phase operates with two arms. In the third embodiment, an example in which the respective arms of the respective phases are configured in parallel will be described.
図６は、第３実施形態の電力変換装置１の斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view of the power conversion device 1 of the third embodiment.
この図によれば、Ｕ相の交流電力は、上アームとなる半導体素子１１Ａ及び１２Ａと、下アームとなる半導体素子１９Ａ及び２０Ａとにより実現される。Ｖ相の交流電力は、上アームとなる半導体素子１１Ｂ及び１２Ｂと、下アームとなる半導体素子１９Ｂ及び２０Ｂとにより実現される。Ｗ相の交流電力は、上アームとなる半導体素子１１Ｃ及び１２Ｃと、下アームとなる半導体素子１９Ｃ及び２０Ｃとにより実現される。
According to this figure, U-phase AC power is realized by the semiconductor elements 11A and 12A serving as the upper arms and the semiconductor elements 19A and 20A serving as the lower arms. V-phase AC power is realized by the semiconductor elements 11B and 12B serving as the upper arms and the semiconductor elements 19B and 20B serving as the lower arms. AC power of W phase is realized by the semiconductor elements 11C and 12C serving as the upper arms and the semiconductor elements 19C and 20C serving as the lower arms.
このように、それぞれの相の交流電力は、４つの半導体素子１１、１２、１９、２０によって生成されている。そして、これらの半導体素子のうち、半導体素子１１、１９は、正極給電母線１０Ｐに並列に接続され、半導体素子１２、２０は、負極給電母線１０Ｎに並列に接続される。
Thus, the AC power of each phase is generated by the four semiconductor elements 11, 12, 19, 20. Among these semiconductor elements, the semiconductor elements 11 and 19 are connected in parallel to the positive electrode feed bus 10P, and the semiconductor elements 12 and 20 are connected in parallel to the negative electrode feed bus 10N.
本実施形態の電力変換装置１においては、冷却部１６の上に、半導体素子がそれぞれの相が図右奥から左前に向かって並設される。そして、それぞれの相において、４つの半導体素子が２列に設けられている。
In the power conversion device 1 of the present embodiment, the semiconductor elements are arranged in parallel on the cooling unit 16 from the right rear to the left front in the drawing. And in each phase, four semiconductor elements are provided in two rows.
図左方の列においては、図５に示された第２実施形態と同様に、図右奥から左前に向かう方向に、半導体素子１１Ａ、１２Ａ、１２Ｂ、１１Ｂ、１１Ｃ、１２Ｃが配列される。また、図右方の列においては、図右奥から左手前に向かう方向に、半導体素子１９Ａ、２０Ａ、２０Ｂ、１９Ｂ、１９Ｃ、２０Ｃが配列される。
In the left column of the figure, the semiconductor elements 11A, 12A, 12B, 11B, 11C, 12C are arranged in the direction from the back to the left in the figure, as in the second embodiment shown in FIG. In addition, in the right column in the drawing, the semiconductor elements 19A, 20A, 20B, 19B, 19C, and 20C are arranged in the direction from the back to the left in the drawing.
そして、Ｕ相については、半導体素子１１Ａ、１２Ａ、１９Ａ、２０Ａとは互いに接続され、その接続配線がＵ相バスバー１５Ｕと接続される。Ｖ相については、半導体素子１１Ｂ、１２Ｂ、１９Ｂ、２０Ｂとは互いに接続され、その接続配線がＶ相バスバー１５Ｖと接続される。Ｗ相については、半導体素子１１Ｃ、１２Ｃ、１９Ｃ、２０Ｃとは互いに接続され、その接続配線がＷ相バスバー１５Ｗと接続される。すなわち、Ｕ相を構成する半導体素子１１Ａ、１２Ａの配列と、Ｖ相を構成する半導体素子１２Ｂ、１１Ｂの配列と、Ｗ相を構成する半導体素子１１Ｃ、１２Ｃの配列とは一列に設けられる。また、Ｕ相を構成する半導体素子１９Ａ、２０Ａの配列と、Ｖ相を構成する半導体素子２０Ｂ、１９Ｂの配列と、Ｗ相を構成する半導体素子１９Ｃ、２０Ｃの配列とは一列に設けられる。
Then, in the U phase, the semiconductor elements 11A, 12A, 19A, and 20A are connected to each other, and the connection wiring is connected to the U phase bus bar 15U. The semiconductor elements 11B, 12B, 19B, and 20B are connected to each other for the V phase, and the connection wiring is connected to the V phase bus bar 15V. In the W phase, the semiconductor elements 11C, 12C, 19C, and 20C are connected to each other, and the connection wiring is connected to the W phase bus bar 15W. That is, the arrangement of the semiconductor elements 11A and 12A constituting the U phase, the arrangement of the semiconductor elements 12B and 11B constituting the V phase, and the arrangement of the semiconductor elements 11C and 12C constituting the W phase are provided in line. Further, the arrangement of the semiconductor elements 19A and 20A constituting the U phase, the arrangement of the semiconductor elements 20B and 19B constituting the V phase, and the arrangement of the semiconductor elements 19C and 20C constituting the W phase are provided in line.
また、隣接する異なるＵ相とＶ相においては、下アームとなる半導体素子１２Ａ、２０Ａ、１２Ｂ、２０Ｂが、負極給電母線１０Ｎと接続される共通電極１７－１と接合される。隣接する異なるＶ相とＷ相においては、上アームとなる半導体素子１１Ｂ、１９Ｂ、１１Ｃ、１９Ｃが、正極給電母線１０Ｐと接続される共通電極１７－２と接合される。
In the different U and V phases adjacent to each other, the semiconductor elements 12A, 20A, 12B, and 20B serving as the lower arms are joined to the common electrode 17-1 connected to the negative electrode feed bus 10N. In the different V and W phases adjacent to each other, the semiconductor elements 11B, 19B, 11C, and 19C serving as upper arms are joined to the common electrode 17-2 connected to the positive electrode feed bus 10P.
なお、Ｕ相において上アームとなる半導体素子１１Ａ、１９Ａは、正極給電母線１０Ｐと接続される電極１８－１に接続され、Ｗ相において下アームとなる半導体素子１２Ｃ、２０Ｃ、負極給電母線１０Ｎと接続される電極１８－２に接続される。このように構成しても、放熱効率を向上させることができる。
The semiconductor elements 11A and 19A serving as the upper arm in the U phase are connected to the electrode 18-1 connected to the positive electrode feed bus 10P, and the semiconductor elements 12C and 20C serving as the lower arm in the W phase and the negative electrode feed bus 10N It is connected to the electrode 18-2 to be connected. Even with this configuration, the heat dissipation efficiency can be improved.
第３実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
According to the third embodiment, the following effects can be obtained.
第３実施形態によれば、半導体素子は、上アーム（半導体素子１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ）及び下アーム（半導体素子１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）のそれぞれにおいて、１つだけがスイッチがＯＮとなるように制御される。
According to the third embodiment, the semiconductor device includes the upper arm ( semiconductor devices 11A, 11B, 11C, 19A, 19B, 19C) and the lower arm ( semiconductor devices 12A, 12B, 12C, 20A, 20B, 20C) respectively. , One is controlled so that the switch is turned on.
すなわち、共通電極１７－１に接続される下アームとなる半導体素子１２Ａ、２０Ａ、１２Ｂ、２０Ｂのうち２つ以上の半導体素子が同時にＯＮになることはない。そのため、いずれか１つの半導体素子がＯＮになる場合には、ＯＮとなる半導体素子における発熱は、共通電極１７－１を介して、他の３つの半導体素子に放熱される。
That is, two or more semiconductor elements of the semiconductor elements 12A, 20A, 12B, and 20B serving as the lower arms connected to the common electrode 17-1 are never simultaneously turned on. Therefore, when one of the semiconductor elements is turned on, heat generated in the semiconductor element which is turned on is dissipated to the other three semiconductor elements through the common electrode 17-1.
同様に、共通電極１７－２にて接続される上アームとなる半導体素子１１Ｂ、１９Ｂ、１１Ｃ、１９Ｃのうち２つ以上の半導体素子が同時にＯＮになることはない。そのため、いずれか１つの半導体素子がＯＮになる場合には、ＯＮとなる半導体素子における発熱は、共通電極１７－１を介して、他の３つの半導体素子に放熱される。
Similarly, two or more semiconductor elements of the semiconductor elements 11B, 19B, 11C, and 19C serving as the upper arms connected by the common electrode 17-2 are never turned on simultaneously. Therefore, when one of the semiconductor elements is turned on, heat generated in the semiconductor element which is turned on is dissipated to the other three semiconductor elements through the common electrode 17-1.
このようにして、半導体素子における発熱は、冷却部１６側にて吸熱される裏面側だけでなく、共通電極１７を介して表面からも放熱することができる。
In this manner, heat generation in the semiconductor element can be dissipated not only from the back side absorbed by the cooling portion 16 but also from the surface through the common electrode 17.
（変形例）
第３実施形態の上述の例においては、共通電極１７－１、１７－２、電極１８－１、１８－２がそれぞれ、半導体素子の上に設けられる場合について説明した。本変形例においては、共通電極１７－１、１７－２、電極１８－１、１８－２の具体的な構成の他の一例について説明する。 (Modification)
In the above-described example of the third embodiment, the case where the common electrodes 17-1 and 17-2 and the electrodes 18-1 and 18-2 are provided on the semiconductor element has been described. In this modification, another example of the specific configuration of the common electrodes 17-1 and 17-2 and the electrodes 18-1 and 18-2 will be described.
第３実施形態の上述の例においては、共通電極１７－１、１７－２、電極１８－１、１８－２がそれぞれ、半導体素子の上に設けられる場合について説明した。本変形例においては、共通電極１７－１、１７－２、電極１８－１、１８－２の具体的な構成の他の一例について説明する。 (Modification)
In the above-described example of the third embodiment, the case where the common electrodes 17-1 and 17-2 and the electrodes 18-1 and 18-2 are provided on the semiconductor element has been described. In this modification, another example of the specific configuration of the common electrodes 17-1 and 17-2 and the electrodes 18-1 and 18-2 will be described.
図７は、図６に示した電力変換装置１の他の一例の斜視図である。この変形例においては、共通電極１７－１、１７－２、電極１８－１、１８－２が、回路基板の配線パターン２１として構成されており、それぞれが半導体素子と接合されている。このようにすることで、構成を簡略化することができる。なお、この図においては、可読性のために、正極給電母線１０Ｐ、負極給電母線１０Ｎ、Ｕ相バスバー１５Ｕ、Ｖ相バスバー１５Ｖ、及び、Ｗ相バスバー１５Ｗと接続される配線は省略されている。
FIG. 7 is a perspective view of another example of the power conversion device 1 shown in FIG. In this modification, the common electrodes 17-1 and 17-2 and the electrodes 18-1 and 18-2 are formed as the wiring pattern 21 of the circuit board, and each is joined to the semiconductor element. By doing this, the configuration can be simplified. In this figure, for the sake of readability, wires connected to the positive electrode feed bus 10P, the negative electrode feed bus 10N, the U phase bus bar 15U, the V phase bus bar 15V, and the W phase bus bar 15W are omitted.
変形例によれば、以下の効果を得ることができる。
According to the modification, the following effects can be obtained.
変形例のように構成する場合には、共通電極１７－１、１７－２、電極１８－１、１８－２のそれぞれを個々に設ける必要がなく、共通電極１７－１、１７－２、電極１８－１、１８－２を含む配線パターン２１を半導体素子の上に設けることになる。そのため、部品の追加点数を少なくしつつ、放熱効率の向上を図ることができる。
When configured as a modification, it is not necessary to individually provide each of the common electrodes 17-1 and 17-2 and the electrodes 18-1 and 18-2, but the common electrodes 17-1 and 17-2 Wiring patterns 21 including 18-1 and 18-2 are provided on the semiconductor element. Therefore, the heat radiation efficiency can be improved while reducing the number of additional parts.
（第４実施形態）
第１乃至第３実施形態においては、半導体素子が冷却部１６の上に設けられ接続配線が半導体素子の基板(冷却部１６)に対して同一平面方向となる横型の配置である例について説明した。第４実施形態においては、半導体素子と接続される配線が半導体素子の基板（冷却部１６）に対して垂直方向となる縦型半導体の例について説明する。 Fourth Embodiment
In the first to third embodiments, the example has been described in which the semiconductor element is provided on thecooling unit 16 and the connection wiring is in a horizontal arrangement in the same plane direction with respect to the substrate (cooling unit 16) of the semiconductor element. . In the fourth embodiment, an example of a vertical semiconductor in which the wiring connected to the semiconductor element is perpendicular to the substrate (cooling unit 16) of the semiconductor element will be described.
第１乃至第３実施形態においては、半導体素子が冷却部１６の上に設けられ接続配線が半導体素子の基板(冷却部１６)に対して同一平面方向となる横型の配置である例について説明した。第４実施形態においては、半導体素子と接続される配線が半導体素子の基板（冷却部１６）に対して垂直方向となる縦型半導体の例について説明する。 Fourth Embodiment
In the first to third embodiments, the example has been described in which the semiconductor element is provided on the
図８は、第４実施形態の電力変換装置１の斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view of the power conversion device 1 of the fourth embodiment.
本実施形態の電力変換装置１においては、図５において示された第２実施形態と同様に、図右奥から左前に向かって、半導体素子１１Ａ、１２Ａ、１２Ｂ、１１Ｂ、１１Ｃ、１２Ｃが一列になるように配置されている。
In the power conversion device 1 of this embodiment, as in the second embodiment shown in FIG. 5, the semiconductor elements 11A, 12A, 12B, 11B, 11C, 12C are arranged in a row from right to left in the figure. It is arranged to become.
本実施形態の半導体素子は、表面又は裏面のうち、一方の面にて共通電極１７又は電極１８が接続されるとともに、他方の面にて端子２２が接続される。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相においては、同じ相の半導体素子に接続される端子２２同士の間における接続配線に、Ｕ相バスバー１５Ｕ、Ｖ相バスバー１５Ｖ、又は、Ｗ相バスバー１５Ｗのいずれかと接続される。
In the semiconductor device of this embodiment, the common electrode 17 or the electrode 18 is connected to one of the front and back surfaces, and the terminal 22 is connected to the other surface. In the U phase, V phase, and W phase, the connection wiring between the terminals 22 connected to the semiconductor elements of the same phase is connected to either the U phase bus bar 15U, the V phase bus bar 15V, or the W phase bus bar 15W. Be done.
具体的には、図の上方右奥から１番目に配置される半導体素子１１Ａは、下面が冷却部１６の上に構成される共通電極１８－１と接続され、上面が端子２２と接続される。共通電極１７－１は正極給電母線１０Ｐと接続される。
Specifically, the semiconductor element 11A disposed first from the upper right of the figure is connected to the common electrode 18-1 whose lower surface is formed on the cooling portion 16 and whose upper surface is connected to the terminal 22. . The common electrode 17-1 is connected to the positive electrode feed bus 10P.
右奥から２番目に配置される半導体素子１２Ａ、及び、３番目に配置される半導体素子１２Ｂは、下面のそれぞれが冷却部１６の上に構成される端子２２と接続され、上面が共通電極１７－１と接続される。なお、共通電極１７－１は負極給電母線１０Ｎと接続される。
The semiconductor element 12A disposed second from the rear right and the semiconductor element 12B disposed third are connected to the terminals 22 configured on the cooling section 16 on the lower surface, respectively, and the upper surface is the common electrode 17 Connected with -1. The common electrode 17-1 is connected to the negative electrode feed bus 10N.
右奥から４番目に配置される半導体素子１１Ｂ、及び、５番目に配置される半導体素子１１Ｃは、下面が冷却部１６の上に構成される共通電極１７－２と接続され、上面のそれぞれが端子２２と接続される。なお、共通電極１７－２は正極給電母線１０Ｐと接続される。
The semiconductor element 11B disposed fourth from the rear right and the semiconductor element 11C disposed fifth are connected to the common electrode 17-2 whose lower surface is formed on the cooling portion 16, and each of the upper surfaces is The terminal 22 is connected. The common electrode 17-2 is connected to the positive electrode feed bus 10P.
右奥から６番目、すなわち、左手前側の１番目に配置される半導体素子１２Ｃは、下面が冷却部１６の上に構成される端子２２と接続され、上面が共通電極１７－２と接続される。なお、共通電極１８－２は負極給電母線１０Ｎと接続される。
The sixth semiconductor chip from the back right, ie, the first semiconductor element 12C disposed on the left front side is connected to the terminal 22 whose lower surface is formed on the cooling portion 16, and is connected to the common electrode 17-2 at its upper surface . The common electrode 18-2 is connected to the negative electrode feed bus 10N.
このように、冷却部１６に対して垂直方向に、共通電極１７及び電極１８、半導体素子、及び、端子２２が積み上げられるような縦型の構成である場合であっても、放熱効率の向上を図ることができる。
As described above, even in the case of the vertical configuration in which the common electrode 17, the electrode 18, the semiconductor element, and the terminal 22 are stacked in the vertical direction with respect to the cooling unit 16, the heat radiation efficiency is improved Can be
第４実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
According to the fourth embodiment, the following effects can be obtained.
第４実施形態によれば、半導体素子は、上アーム（半導体素子１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）及び下アーム（半導体素子１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）のそれぞれにおいて、１つだけがスイッチがＯＮとなるように制御される。すなわち、共通電極１７－１にて接続される半導体素子１２Ａと１２Ｂとが同時にＯＮになることはなく、かつ、共通電極１７－２にて接続される半導体素子１１Ｂと１１Ｃとが同時にＯＮになることはない。
According to the fourth embodiment, only one switch is turned on in each of the upper arm ( semiconductor elements 11A, 11B, 11C) and the lower arm ( semiconductor elements 12A, 12B, 12C) according to the fourth embodiment. It is controlled. That is, the semiconductor elements 12A and 12B connected by the common electrode 17-1 are never simultaneously turned on, and the semiconductor elements 11B and 11C connected by the common electrode 17-2 are simultaneously turned on. There is nothing to do.
したがって、共通電極１７－１、１７－２が熱伝導性を持つことにより、共通電極１７に接続される２つの半導体素子のうち一方の半導体素子がＯＮとなる場合には、一方の半導体素子による発熱を他方の半導体素子の側に放熱することができる。同様に、他方の半導体素子がＯＮとなる場合には、他方の半導体素子による発熱を一方の半導体素子の側に放熱することができる。
Therefore, when one of the two semiconductor elements connected to the common electrode 17 is turned on by the thermal conductivity of the common electrodes 17-1 and 17-2, one of the semiconductor elements is used. The heat generation can be dissipated to the side of the other semiconductor element. Similarly, when the other semiconductor element is turned on, the heat generated by the other semiconductor element can be dissipated to the side of the one semiconductor element.
これにより、異なる相の間で隣接して設けられる２つの半導体素子は、裏面が冷却部１６から放熱されるだけでなく、いずれか一方の半導体素子がＯＮとなっている間には、その一方の半導体素子の上面から熱伝導性を有する共通電極１７を介して他方の半導体素子へと放熱されることになる。そのため、放熱性を高めることができる。
As a result, the two semiconductor elements provided adjacent to each other between the different phases not only radiate heat from the cooling section 16 on the back side, but also while one of the semiconductor elements is turned on, The heat is dissipated from the upper surface of the semiconductor element to the other semiconductor element through the common electrode 17 having thermal conductivity. Therefore, the heat dissipation can be improved.
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
The present invention is not limited to the above embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims.
Claims (6)
- 少なくとも２つの相で制御され、前記相のそれぞれが上アームの半導体素子と下アームの半導体素子とにより構成される電力変換装置であって、
複数の前記半導体素子と、
前記半導体素子を冷却する冷却器と、
複数の前記半導体素子と接合される電極と、を有し、
前記相のそれぞれにおいて複数の前記半導体素子は所定の方向に配列されるとともに、前記相の前記半導体素子の列と、他の相の前記半導体素子の列とは、前記所定の方向に一列に設けられ、異なる前記相の間で隣接する前記半導体素子は共に上アームまたは下アームであり、
前記電極は、電気伝導性、かつ、熱伝導性を有し、異なる前記相の間で隣接する前記半導体素子の両者を接合するように設けられる、電力変換装置。 A power converter controlled by at least two phases, wherein each of the phases is constituted by a semiconductor element of an upper arm and a semiconductor element of a lower arm,
A plurality of the semiconductor devices;
A cooler for cooling the semiconductor device;
And an electrode joined to the plurality of semiconductor elements,
In each of the phases, the plurality of semiconductor elements are arranged in a predetermined direction, and the row of semiconductor elements of the phase and the row of semiconductor elements of another phase are provided in a row in the predetermined direction. And the adjacent semiconductor elements between different phases are both an upper arm or a lower arm,
The power conversion device, wherein the electrodes are electrically conductive and thermally conductive, and are provided to join both of the adjacent semiconductor elements between different phases. - 請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記半導体素子は、一面が前記冷却器と接触するとともに、他面が前記電極と接合される、電力変換装置。 The power converter according to claim 1, wherein
The power conversion device, wherein the semiconductor element has one surface in contact with the cooler and the other surface in contact with the electrode. - 請求項２に記載の電力変換装置であって、
前記半導体素子は、前記一面が絶縁性を有し、前記絶縁性を有する面を介して前記冷却器と接触する、電力変換装置。 The power converter according to claim 2, wherein
The power conversion device according to claim 1, wherein the one surface of the semiconductor element is insulating, and the semiconductor element is in contact with the cooler via the insulating surface. - 請求項２に記載の電力変換装置であって、
前記半導体素子の前記一面と前記冷却器との間に設けられる絶縁基板を、さらに有する、電力変換装置。 The power converter according to claim 2, wherein
The power converter device which further has an insulating substrate provided between said one side of said semiconductor element, and said cooler. - 請求項１から４のいずれか１項に記載の電力変換装置であって、
前記電極を含む配線パターンを備える回路基板をさらに有する、電力変換装置。 The power converter according to any one of claims 1 to 4, wherein
The power converter device which further has a circuit board provided with the wiring pattern containing the said electrode. - 請求項１から５のいずれか１項に記載の電力変換装置であって、
前記電極と前記半導体素子とは、樹脂によりモールドされる、電力変換装置。 The power converter according to any one of claims 1 to 5, wherein
The power conversion device, wherein the electrode and the semiconductor element are molded by resin.
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-
2017
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