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公開番号2024046046
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-03
出願番号2022151197
出願日2022-09-22
発明の名称半導体装置
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20240327BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】定格出力が異なる少なくとも2種類のモータを駆動することが可能であるとともに、冷却効率および小型化の点で最適化が可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置SD1において、パッケージ100に内蔵されたプリント配線板PWBには、第1のインバータ回路を構成する複数の第1のスイッチング素子チップ1a～6aおよび複数の第1のダイオードチップ1b～6bと、第2のインバータ回路を構成する複数の第2のスイッチング素子チップ1c～6cおよび複数の第2のダイオードチップ1d～6dとが実装される。ここで、複数の第2のスイッチング素子チップ1c～6cの各々の電流容量は、複数の第1のスイッチング素子チップ1a～6aの各々の電流容量よりも大きく、複数の第2のダイオードチップ1d～6dの各々の電流容量は、複数の第1のダイオードチップ1b～6bの各々の電流容量よりも大きい。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
パッケージと、
前記パッケージに内蔵されたプリント配線板と、
前記プリント配線板に実装され、第１のインバータ回路を構成する複数の第１のスイッチング素子チップと、
前記プリント配線板に実装され、前記複数の第１のスイッチング素子チップに個別に対応し、各々が対応する第１のスイッチング素子チップに電気的に逆並列に接続される複数の第１のダイオードチップと、
前記プリント配線板に実装され、第２のインバータ回路を構成する複数の第２のスイッチング素子チップと、
前記プリント配線板に実装され、前記複数の第２のスイッチング素子チップに個別に対応し、各々が対応する第２のスイッチング素子チップに電気的に逆並列に接続される複数の第２のダイオードチップとを備え、
前記複数の第２のスイッチング素子チップの各々の電流容量は、前記複数の第１のスイッチング素子チップの各々の電流容量よりも大きく、
前記複数の第２のダイオードチップの各々の電流容量は、前記複数の第１のダイオードチップの各々の電流容量よりも大きい、半導体装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記複数の第２のスイッチング素子チップの各々のチップ面積は、前記複数の第１のスイッチング素子チップの各々のチップ面積の２倍以上であり、
前記複数の第２のダイオードチップの各々のチップ面積は、前記複数の第１のダイオードチップの各々のチップ面積の２倍以上である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記パッケージに固定され、前記第１のインバータ回路および前記第２のインバータ回路で共通に用いられる高電位側直流入力端子と、
前記パッケージに固定され、前記第１のインバータ回路および前記第２のインバータ回路で共通に用いられる低電位側直流入力端子とを備える、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記パッケージに固定され、前記第１のインバータ回路から単相または多相の交流電圧を出力するための複数の第１の交流出力端子と、
前記パッケージに固定され、前記第２のインバータ回路から単相または多相の交流電圧を出力するための複数の第２の交流出力端子とを備え、
同一の交流電圧を出力するために設けられた前記第２の交流出力端子の個数は、同一の交流電圧を出力するために設けられた前記第１の交流出力端子の個数よりも多い、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記パッケージに固定され、前記複数の第１のスイッチング素子チップの各々の制御電極に個別に接続される複数の第１の制御端子と、
前記パッケージに固定され、前記複数の第２のスイッチング素子チップの各々の制御電極に個別に接続される複数の第２の制御端子とを備え、
前記パッケージは、平面視して四角形の形状を有し、
前記複数の第１の交流出力端子および前記複数の第１の制御端子は、平面視して前記四角形の第１の辺に沿って配置され、
前記複数の第２の交流出力端子および前記複数の第２の制御端子は、平面視して前記四角形の前記第１の辺に隣接する第２の辺に沿って配置され、
前記高電位側直流入力端子および前記低電位側直流入力端子は、前記第２の辺に対向する第３の辺に沿って配置される、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記プリント配線板に実装され、全波整流回路を構成する複数の第３のダイオードチップをさらに備える、請求項１または２のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記プリント配線板に実装され、全波整流回路を構成する複数の第３のダイオードチップと、
前記パッケージに固定され、前記全波整流回路に交流電圧を入力するための複数の交流入力端子と、
前記パッケージに固定され、前記全波整流回路から直流電圧を出力するための高電位側直流出力端子および低電位側直流出力端子とをさらに備え、
前記高電位側直流出力端子および前記低電位側直流出力端子は、前記第３の辺に沿って配置され、
前記複数の交流入力端子は、前記第１の辺に対向する前記四角形の第４の辺に沿って配置される、請求項５に記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特開２０１８－１０７８９３号公報（特許文献１）は、車両に搭載されるパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）に、複数の電力変換回路を内蔵した構成を開示する。具体的には、モータ駆動用インバータ、発電機用インバータ、および昇降圧コンバータがＰＣＵに内蔵される。
【０００３】
モータ駆動用インバータは、昇降圧コンバータから直流入出力端に入力される直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を交流入出力端からモータに出力する。発電機用インバータは、発電機から交流入力端に入力される発電電力（交流電力）を直流電力に変換し、当該直流電力を直流出力端から昇降圧コンバータに出力する。昇降圧コンバータは、外部の直流電源から第１入出力端に入力される第１電圧の直流電力を第２電圧（＞第１電圧）に昇圧し、昇圧された電圧を、第２入出力端から発電用インバータおよびモータ駆動用インバータに出力する。
【０００４】
これらの電力変換回路のうちモータ駆動用インバータには、回生ブレーキ時にダイオードに大電流が比較的長時間にわたって流れるので、単独のトランジスタチップと単独のダイオードチップとが用いられる。一方、発電機用インバータおよび昇降圧コンバータには、トランジスタにダイオードが内蔵された複合型の半導体チップが用いられる。このような構成により、コスト、冷却効率、サイズなどの点で最適化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１８－１０７８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献に記載の構成と異なり、複数のモータ駆動用インバータが同一の機器に用いられる場合がある。たとえば、空気調和機には、圧縮機を駆動するモータと熱交換器用の空冷ファンを駆動するモータとが用いられる。この場合、それぞれのモータは定格出力が大きく異なるので、それぞれのモータ専用のインバータ回路が必要になる。
【０００７】
ところが、複数のモータ駆動用インバータが１つのパッケージに内蔵された半導体装置はこれまで開発されてこなかった。上記の空気調和機の場合には、圧縮機用のモータを駆動するためのインバータ回路を内蔵した半導体装置と、空冷ファン用のモータを駆動するためのインバータ回路を内蔵した半導体装置とを別々に準備する必要があった。このため、コスト、冷却効率、サイズなどの点で最適化が図られているとは言えなかった。たとえば、複数の半導体装置に対してそれぞれ冷却器を設ける必要があった。
【０００８】
本開示は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、その目的は、定格出力が異なる２種類のモータを駆動することが可能であるとともに、冷却効率および小型化の点で最適化が可能な半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態の半導体装置は、パッケージと、パッケージに内蔵されたプリント配線板と、複数の第１のスイッチング素子チップと、複数の第１のダイオードチップと、複数の第２のスイッチング素子チップと、複数の第２のダイオードチップとを備える。複数の第１のスイッチング素子チップは、プリント配線板に実装され、第１のインバータ回路を構成する。複数の第１のダイオードチップは、プリント配線板に実装され、複数の第１のスイッチング素子チップに個別に対応し、各々が対応する第１のスイッチング素子チップに電気的に逆並列に接続される。複数の第２のスイッチング素子チップは、プリント配線板に実装され、第２のインバータ回路を構成する。複数の第２のダイオードチップは、プリント配線板に実装され、複数の第２のスイッチング素子チップに個別に対応し、各々が対応する第２のスイッチング素子チップに電気的に逆並列に接続される。複数の第２のスイッチング素子チップの各々の電流容量は、複数の第１のスイッチング素子チップの各々の電流容量よりも大きく、複数の第２のダイオードチップの各々の電流容量は、複数の第１のダイオードチップの各々の電流容量よりも大きい。
【発明の効果】
【００１０】
上記の実施形態によれば、電流容量の異なる第１および第２のインバータ回路を１つの半導体装置に実装することによって、定格出力が異なる２種類のモータを駆動することが可能であるとともに、冷却効率および小型化の点で最適化が可能な半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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