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公開番号2024133857
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-03
出願番号2023043853
出願日2023-03-20
発明の名称半導体モジュールおよび電力変換装置
出願人株式会社明電舎
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20240926BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】構成の簡略化や小型化、更にシールド効果に貢献可能な半導体モジュールや電力変換装置を提供する。
【解決手段】半導体モジュール2のケース20に重畳して設けられている回路基板3と、半導体モジュール2の複数相の電流を出力する複数個の導体4と、それぞれ磁電変換部5aおよびシールド部5bを別体で有している複数個の電流センサ5と、を備えたものとする。電流センサ5それぞれは、磁電変換部5aが、回路基板3の一端側面3aに実装され、シールド部5bにおいては、基台部50の両端から当該基台部50を交差する方向の一方側に延出している一対の側壁部51,52が、当該回路基板3の他端側面3bから一端側面3aに貫通し、当該一対の側壁部51,52間に磁電変換部5aが位置する。基台部50は、ケース20と回路基板3との両者間に介在する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
半導体モジュールのケースに重畳して設けられている回路基板と、
前記半導体モジュールの複数相の電流を出力する複数個の導体と、
それぞれ磁電変換部およびシールド部を別体で有している複数個の電流センサと、
を備え、
前記ケースは、駆動基板が敷設されているケース本体と遮蔽カバーとを有して成り、
前記複数個の電流センサそれぞれは、
前記磁電変換部が、前記回路基板における前記ケースの反対側である一端側面に、実装されており、
前記シールド部が、基台部と、当該基台部における互いに対向する方向の両端から当該基台部を交差する方向の一方側に延出している一対の側壁部と、を備えており、
前記基台部が、前記ケース本体と前記回路基板の他端側面との間に介在しており、
前記一対の側壁部が前記回路基板の他端側面から一端側面に貫通し、当該一対の側壁部間に前記磁電変換部が位置しており、
前記基台部と前記回路基板の他端側面との間に、前記複数個の導体のうち何れかが貫通している、
ことを特徴とする半導体モジュール。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記ケース本体は、前記複数個の電流センサの各シールド部の基台部と対向している対向部位に、それぞれ凹状のケース溝穴が設けられており、
前記複数個の電流センサの各シールド部は、それぞれ前記基台部側が前記ケース溝穴内に係合することにより、前記ケース本体に支持されていることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記複数個の電流センサの各シールド部は、前記一対の側壁部における対向方向側の側壁部内側面それぞれに、凹状の側壁部溝穴が設けられており、
前記側壁部溝穴内に、前記回路基板における前記磁電変換部の実装位置の外周側のうち前記一対の側壁部側の外周縁部が係合することにより、前記各シールド部が前記回路基板に支持されていることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記複数個の電流センサの各シールド部は、前記一対の側壁部における対向方向側の側壁部内側面それぞれに、モールド材料をコーティングして形成されたモールド層が設けられており、
前記モールド層は、凹状のモールド層溝穴が設けられており、
前記モールド層溝穴内に、前記回路基板における前記磁電変換部の実装位置の外周側のうち前記一対の側壁部側の外周縁部が係合することにより、前記各シールド部が前記回路基板に支持されていることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記複数個の電流センサの各シールド部は、前記一対の側壁部における対向方向側の側壁部内側面それぞれに、または／および当該一対の側壁部における離反方向側の側壁部外側面それぞれに、モールド材料をコーティングして形成されたモールド層が設けられており、
前記側壁部内側面側のモールド層または／および前記側壁部外側面側のモールド層に、前記一対の側壁部における配列方向に突出し弾性を有している弾性突出部が設けられており、
前記弾性突出部が、前記回路基板の一端側面における前記磁電変換部の実装位置の外周側のうち前記一対の側壁部側に係止することにより、前記各シールド部が前記回路基板に支持されていることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記複数個の電流センサの各シールド部は、前記一対の側壁部における前記回路基板の一端側面から突出している一端側面突出部位において、当該一対の側壁部における離反方向側の側壁部外側面に、当該離反方向側に突出している突出部が設けられており、
前記一端側面突出部位を支持する支持台が、前記回路基板の一端側面に支持されており、
前記支持台は、
前記一対の側壁部における延出方向の各先端部に跨って延在している梁部と、
前記梁部の延在方向の両端からそれぞれ前記一対の側壁部における離反方向側の側壁部外側面に沿って前記回路基板の一端側面側に延出し、当該延出方向の先端部が当該一端側面に支持されている一対の支柱部と、を備え、
前記一対の支柱部における対向方向側の支柱部内側面それぞれに、凹状の支柱部溝穴が設けられており、
前記突出部が、前記支柱部溝穴内に係合することにより、前記各シールド部が前記回路基板に支持されていることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記複数個の電流センサの各シールド部は、前記一対の側壁部における離反方向側の側壁部外側面に、モールド材料をコーティングして形成されたモールド層が設けられており、
前記モールド層は、当該モールド層から突出しているモールド層突出部が設けられており、
前記一対の側壁部における前記回路基板の一端側面から突出している一端側面突出部位を支持する支持台が、当該回路基板の一端側面に支持されており、
前記支持台は、
前記一対の側壁部における延出方向の各先端部に跨って延在している梁部と、
前記梁部の延在方向の両端からそれぞれ前記一対の側壁部における離反方向側の側壁部外側面に沿って前記回路基板の一端側面側に延出し、当該延出方向の先端部が当該一端側面に支持されている一対の支柱部と、を備え、
前記一対の支柱部における対向方向側の支柱部内側面それぞれに、凹状の支柱部溝穴が設けられており、
前記モールド層突出部が、前記支柱部溝穴内に係合することにより、前記各シールド部が前記回路基板に支持されていることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記一対の側壁部における前記回路基板の他端側面から突出している他端側面突出部位を支持する支持台が、当該回路基板の他端側面に支持されており、
前記支持台は、
前記基台部に沿って延在している梁部と、
前記梁部の延在方向の両端からそれぞれ前記一対の側壁部における離反方向側の側壁部外側面側に沿って前記回路基板の他端側面側に延出し、当該延出方向の先端部が当該他端側面に支持されている一対の支柱部と、
を備えていることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記一対の側壁部は、互いに近接する方向に傾斜して、それぞれの延出方向の先端部の両者間が互いに近接し、当該両者間にスリット状の間隙部を形成していることを特徴とする請求項１～８の何れかに記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
請求項１～８の何れかに記載の半導体モジュールを備え、複数相の電流を出力することが可能なことを特徴とする電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールおよび電力変換装置に係るものであって、例えば当該半導体モジュールを備えているインバータ等に適用可能な電流センサ技術に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば複数相の交流電力を出力するインバータ等の電力変換装置においては、当該電力変換装置の筐体（以下、単に筐体と適宜称する）内に、スイッチング素子等を搭載した半導体モジュール（パワー半導体モジュール等）や、当該半導体モジュールを制御する回路基板等を収容したり、その他に必要部品等を適宜収容した構成が挙げられる。
【０００３】
また、電力変換装置の出力は、例えば半導体モジュールの出力端子に接続されている導体に流れる電流（三相の出力電流等）を電流センサにより検出し、その検出結果に応じて適宜制御することが可能である。
【０００４】
電流センサとしては、例えば図１５に示すように、複数個の磁電変換部７１やコネクタ７２が実装されているセンサ用基板７３と、半導体モジュールの導体（出力端子）に接続するための接続用導体７４と、シールド効果（磁束安定化や、周辺部品からの磁界の抑制等の効果）を目的としたシールド部７５と、をモールド部材７６によって一体化したモジュール構造のセンサ７が知られている。
【０００５】
このようなモジュール構造のセンサ７によれば、当該半導体モジュールの導体に流れる電流を検出して適宜制御することは可能であるが、当該モジュール構造によっては、筐体内での配置構成や支持構成等が制限され、装置の複雑化や大型化（例えば、組立工数や部品点数の増加）を招くおそれがある。例えば、センサ７によって検出した検出結果を回路基板に送信するためには、例えばコネクタ７２と回路基板との間を接続する信号用ケーブル等が、必要になる。
【０００６】
特許文献１では、スイッチング素子等を収容する半導体モジュールケース（特許文献１では、符号１０で示す端子側）に、複数個の電流センサを埋め込むように一体化（一体樹脂成形）した構成が提案されている。
【０００７】
特許文献２では、回路基板に複数個の磁電変換部を実装し、当該回路基板の外周縁側（特許文献２では、符号３０ｓで示す回路基板側面側）にシールド部を対向配置した構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２００４－３４３８２０号公報
国際公開２０１８／２３００３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に示すように単に磁電変換部を半導体モジュールケースに一体化させた構成の場合、シールド部を備えていないため、所望のシールド効果が得られないおそれがある。また、各電流センサの検出結果を利用するには、当該各電流センサにコネクタ（特許文献１では、符号１４，１５で示す信号処理回路，外部出力端子）やコネクタケーブル等を設ける必要があるため、装置の複雑化や大型化を招くおそれもある。
【００１０】
特許文献２に示すように単に回路基板の外周縁側にシールド部を対向配置した構成の場合、所望のシールド効果が得られる可能性はある。しかしながら、シールド部を筐体（特許文献２では、符号１０で示す筐体）に支持するための支持部材（特許文献２では、符号２５で示す支持部材）を、例えば回路基板の外周側に配置する必要がある。このため、特許文献１同様に、製品の複雑化や大型化を招くおそれがある。
（【００１１】以降は省略されています）

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