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公開番号2024126189
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023034416
出願日2023-03-07
発明の名称電力変換装置
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人扶桑国際特許事務所
主分類H01L 25/07 20060101AFI20240912BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】封止部材の熱膨張に伴う力によりワイヤが離脱する可能性を低減させる。
【解決手段】ワイヤ100は、導電部61に接合され、一方の第1端部を含む接合部100aと、導電部62に接合され、他方の第2端部を含む接合部100bと、導電部61及び導電部62の間を跨いで、接合部100aの第1連結点と接合部100bの第1連結点に対向する第2連結点とを繋ぎ、基板のおもて面から離間する配線部100cと、を含み、導電部61及び導電部62を接続する。ワイヤ100の第1端部から第1連結点に延伸する接合部100aの延伸方向D2aは、接合部100aから接合部100bを繋ぐ方向D3aに対して、封止部材の熱膨張により平面視で接合部100aに生じる力の方向D1に近づくように鋭角に傾いている。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
第１導電部及び第２導電部がおもて面に設けられた基板と、
前記第１導電部に接合され、一方の第１端部を含む第１接合部と、前記第２導電部に接合され、他方の第２端部を含む第２接合部と、前記第１導電部及び前記第２導電部の間を跨いで、前記第１接合部の第１連結点と前記第２接合部の前記第１連結点に対向する第２連結点とを繋ぎ、前記基板の前記おもて面から離間する第１配線部と、を含み、前記第１導電部及び前記第２導電部を接続する第１ワイヤと、
前記基板及び前記第１ワイヤを収納する収納領域を含むケースと、
前記収納領域に充填されて前記基板及び前記第１ワイヤを封止する封止部材と、
を有し、
前記第１ワイヤの前記第１端部から前記第１連結点に延伸する前記第１接合部の第１延伸方向は、前記第１接合部から前記第２接合部を繋ぐ第１方向に対して、前記封止部材の熱膨張により平面視で前記第１接合部に生じる力の第２方向に近づくように鋭角に傾いている、
電力変換装置。
続きを表示（約 2,500 文字）【請求項２】
前記基板の前記おもて面には第３導電部及び第４導電部がさらに設けられ、
前記電力変換装置は、前記第３導電部に接合され、一方の第３端部を含む第３接合部と、前記第４導電部に接合され、他方の第４端部を含む第４接合部と、前記第３導電部及び前記第４導電部の間を跨いで、前記第３接合部の第３連結点と前記第４接合部の前記第３連結点に対向する第４連結点とを繋ぎ、前記基板の前記おもて面から離間する第２配線部と、を含み、前記第３導電部及び前記第４導電部を接続し、前記封止部材によって封止される第２ワイヤをさらに有し、
前記第２ワイヤの前記第３接合部にも前記第２方向に対する前記力が生じており、
前記第２ワイヤの前記第３接合部から前記第４接合部を繋ぐ方向は、前記第１方向と平行であり、
前記第２ワイヤの前記第３端部から前記第３連結点に延伸する前記第３接合部の第２延伸方向は、前記第１方向に対して前記第２方向に近づくように鋭角に傾いている、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１接合部より前記第３接合部の方が前記第２方向の上流側に配置されており、
前記第２延伸方向の前記第１方向に対する傾き角度は、前記第１延伸方向の前記第１方向に対する傾き角度より大きい、
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
充填された前記封止部材の上面より低い位置に、前記基板に対向し、前記第１ワイヤの前記第１接合部及び前記第２ワイヤの前記第３接合部を覆う対向面を含む被覆部材をさらに有し、
前記第１接合部より前記第３接合部の方が、前記第１方向に平行で前記対向面の平面視での中心を通る中心線との距離が近い位置に配置されており、
前記第２延伸方向の前記第１方向に対する傾き角度は、前記第１延伸方向の前記第１方向に対する傾き角度より大きい、
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
充填された前記封止部材の上面より低い位置に、前記基板に対向し、前記第１ワイヤの前記第１接合部を覆う対向面を含む被覆部材をさらに有し、
前記第１方向に対する前記第１延伸方向の傾き角度は、前記第１方向に平行で前記対向面の平面視での中心を通る中心線と、前記第１接合部との距離が近いほど、大きく設定される、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記傾き角度は、前記基板の前記おもて面から前記対向面までの高さが低いほど、大きく設定される、
請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
主電極をおもて面に含む半導体チップを備え、
前記基板は絶縁板と前記絶縁板のおもて面に設けられ、前記半導体チップが接合される第１回路パターンを含む複数の回路パターンとを含み、
前記第１導電部は、前記主電極または前記第１回路パターンを除いた前記複数の回路パターンのいずれかであり、
前記第２導電部は、前記主電極または前記第１回路パターンを除いた前記複数の回路パターンのいずれかである、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記第１ワイヤの径は、３００μｍ以上、５００μｍ以下である、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項９】
第１導電部及び第２導電部がおもて面に設けられた基板と、
前記第１導電部に接合され、一方の第１端部を含む第１接合部と、前記第２導電部に接合され、他方の第２端部を含む第２接合部と、前記第１導電部及び前記第２導電部の間を跨いで、前記第１接合部の第１連結点と前記第２接合部の前記第１連結点に対向する第２連結点とを繋ぎ、前記基板の前記おもて面から離間する第１配線部と、を含み、前記第１導電部及び前記第２導電部を接続する第１ワイヤと、
前記基板及び前記第１ワイヤを収納する収納領域を含むケースと、
前記収納領域に充填されて前記基板及び前記第１ワイヤを封止する封止部材と、
充填された前記封止部材の上面より低い位置に、前記基板に対向し、前記第１ワイヤの前記第１接合部を覆う対向面を含む被覆部材と、
を有し、
前記第１接合部から前記第２接合部を繋ぐ第１方向に対して、前記第１ワイヤの前記第１端部から前記第１連結点に延伸する前記第１接合部の第１延伸方向は、前記第１方向に平行で前記対向面の平面視での中心を通る中心線から前記中心線に直交して前記第１接合部側に向かう第２方向に近づくように、鋭角に傾いている、
電力変換装置。
【請求項１０】
前記基板の前記おもて面には第３導電部及び第４導電部がさらに設けられ、
前記電力変換装置は、前記第３導電部に接合され、一方の第３端部を含む第３接合部と、前記第４導電部に接合され、他方の第４端部を含む第４接合部と、前記第３導電部及び前記第４導電部の間を跨いで、前記第３接合部の第３連結点と前記第４接合部の前記第３連結点に対向する第４連結点とを繋ぎ、前記基板の前記おもて面から離間する第２配線部と、を含み、前記第３導電部及び前記第４導電部を接続し、前記封止部材によって封止される第２ワイヤをさらに有し、
前記第３接合部は、前記被覆部材の前記対向面に覆われており、
前記第２ワイヤの前記第３接合部から前記第４接合部を繋ぐ方向は、前記第１方向と平行であり、
前記第１接合部より前記第３接合部の方が前記中心線からの距離が近い位置に配置されており、
前記第２ワイヤの前記第３端部から前記第３連結点に延伸する前記第３接合部の第２延伸方向は、前記第１方向に対して前記第２方向に鋭角に傾いており、かつ、前記第２延伸方向の前記第１方向に対する傾き角度は、前記第１延伸方向の前記第１方向に対する傾き角度より大きい、
請求項９に記載の電力変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
電力変換装置では、半導体チップ（パワーデバイス）が配置された絶縁回路基板がケースに収納されている。ケース内では、絶縁回路基板や半導体チップ、配線のためのワイヤ等がシリコーンゲル等の封止部材によって封止されている（例えば、特許文献１参照）。また、半導体素子を封止する際にワイヤの変形を抑制するために、シリコーン樹脂シートを配置した半導体装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－７７７４７号公報
特開２０１３－２０６９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、封止部材の熱膨張に伴う力によりワイヤが離脱する可能性が低減された電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の一観点によれば、基板、第１ワイヤ、ケース及び封止部材を有する電力変換装置が提供される。この電力変換装置において、基板は、第１導電部及び第２導電部がおもて面に設けられている。第１ワイヤは、第１導電部に接合され、一方の第１端部を含む第１接合部と、第２導電部に接合され、他方の第２端部を含む第２接合部と、第１導電部及び第２導電部の間を跨いで、第１接合部の第１連結点と第２接合部の第１連結点に対向する第２連結点とを繋ぎ、基板のおもて面から離間する第１配線部と、を含み、第１導電部及び第２導電部を接続する。ケースは、基板及び第１ワイヤを収納する収納領域を含む。封止部材は、収納領域に充填されて基板及び第１ワイヤを封止する。また、第１ワイヤの第１端部から第１連結点に延伸する第１接合部の第１延伸方向は、第１接合部から第２接合部を繋ぐ第１方向に対して、封止部材の熱膨張により平面視で第１接合部に生じる力の第２方向に近づくように鋭角に傾いている。
【０００６】
また、発明の一観点によれば、基板、第１ワイヤ、ケース、封止部材及び被覆部材を有する電力変換装置が提供される。この電力変換装置において、基板は、第１導電部及び第２導電部がおもて面に設けられている。第１ワイヤは、第１導電部に接合され、一方の第１端部を含む第１接合部と、第２導電部に接合され、他方の第２端部を含む第２接合部と、第１導電部及び第２導電部の間を跨いで、第１接合部の第１連結点と第２接合部の第１連結点に対向する第２連結点とを繋ぎ、基板のおもて面から離間する第１配線部と、を含み、第１導電部及び第２導電部を接続する。ケースは、基板及び第１ワイヤを収納する収納領域を含む。封止部材は、収納領域に充填されて基板及び第１ワイヤを封止する。被覆部材は、充填された封止部材の上面より低い位置に、基板に対向し、第１ワイヤの第１接合部を覆う対向面を含む。また、第１接合部から第２接合部を繋ぐ第１方向に対して、第１ワイヤの第１端部から第１連結点に延伸する第１接合部の第１延伸方向は、第１方向に平行で対向面の平面視での中心を通る中心線から中心線に直交して第１接合部側に向かう第２方向に近づくように、鋭角に傾いている。
【０００７】
さらに、発明の一観点によれば、基板、第１ワイヤ、ケース及び封止部材を有する電力変換装置が提供される。この電力変換装置において、基板は、第１導電部及び第２導電部がおもて面に設けられている。第１ワイヤは、第１導電部に接合され、一方の第１端部を含む第１接合部と、第２導電部に接合され、他方の第２端部を含む第２接合部と、第１導電部及び第２導電部の間を跨いで第１接合部と第２接合部とを繋ぎ、基板のおもて面から離間する第１配線部と、を含み、第１導電部及び第２導電部を接続する。ケースは、基板及び第１ワイヤを収納する収納領域を含む。封止部材は、収納領域に充填されて基板及び第１ワイヤを封止する。また、基板のおもて面から第１配線部が立ち上がる第１立ち上がり方向は、おもて面に垂直な第１方向に対して、封止部材の熱膨張により平面視で第１ワイヤに生じる力の第２方向側に傾いている。
【発明の効果】
【０００８】
開示の技術によれば、封止部材の熱膨張に伴う力によりワイヤが離脱する可能性が低減する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１の実施の形態における電力変換装置の第１の平面図である。
第１の実施の形態における電力変換装置の側面図である。
第１の実施の形態における電力変換装置の側断面図である。
第１の実施の形態における電力変換装置の第２の平面図である。
第１の実施の形態における電力変換装置の第３の平面図である。
第１の実施の形態における電力変換装置の第４の平面図である。
第１の実施の形態における電力変換装置の機能の等価回路を示す図である。
封止部材の熱膨張による力の方向及びワイヤの接合方向について説明するための図である。
第１の実施の形態における電力変換装置の一部を拡大した第１の拡大図である。
被覆部材の高さに応じた力の変化及びワイヤの接合方向について説明するための図である。
第１の実施の形態における電力変換装置の一部を拡大した第２の拡大図である。
第２の実施の形態における電力変換装置におけるワイヤの立ち上がり状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、「おもて面」及び「上面」とは、図の電力変換装置において、上側（＋Ｚ方向）を向いたＸ－Ｙ面を表す。同様に、「上」とは、図の電力変換装置において、上側（＋Ｚ方向）の方向を表す。「裏面」及び「下面」とは、図の電力変換装置において、下側（－Ｚ方向）を向いたＸ－Ｙ面を表す。同様に、「下」とは、図の電力変換装置において、下側（－Ｚ方向）の方向を表す。必要に応じて他の図面でも同様の方向性を意味する。「おもて面」、「上面」、「上」、「裏面」、「下面」、「下」、「側面」は、相対的な位置関係を特定する便宜的な表現に過ぎず、本発明の技術的思想を限定するものではない。例えば、「上」及び「下」は、必ずしも地面に対する鉛直方向を意味しない。つまり、「上」及び「下」の方向は、重力方向に限定されない。また、以下の説明において「主成分」とは、８０ｖｏｌ％以上含む場合を表す。
（【００１１】以降は省略されています）

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