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公開番号2025065966
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-22
出願番号2023175512
出願日2023-10-10
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社日立製作所,日立Astemo株式会社
代理人弁理士法人サンネクスト国際特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250415BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ソースインダクタンスを均等化できる。
【解決手段】電力変換装置は、高電位側端子と低電位側端子との間に電気的に接続されたパワー半導体素子を内蔵する複数の半導体パッケージと、複数の半導体パッケージの各々が有する高電位側端子に接続される高電位側配線、および複数の半導体パッケージの各々が有する低電位側端子に接続される低電位側配線を含む積層配線と、を備え、複数の半導体パッケージのうち互いに隣接する第1半導体パッケージおよび第2半導体パッケージは、その各々が有する高電位側端子の間に各々の低電位側端子が挟まれるように、配置され、低電位側配線は、第1半導体パッケージの低電位側端子との接続部および第2半導体パッケージの低電位側端子との接続部が連結された一体の接続端子部を有する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
高電位側端子と低電位側端子との間に電気的に接続されたパワー半導体素子を内蔵する複数の半導体パッケージと、
前記複数の半導体パッケージの各々が有する前記高電位側端子に接続される高電位側配線、および前記複数の半導体パッケージの各々が有する前記低電位側端子に接続される低電位側配線を含む積層配線と、を備え、
前記複数の半導体パッケージのうち互いに隣接する第１半導体パッケージおよび第２半導体パッケージは、その各々が有する前記高電位側端子の間に各々の前記低電位側端子が挟まれるように、配置され、
前記低電位側配線は、前記第１半導体パッケージの前記低電位側端子との接続部および前記第２半導体パッケージの前記低電位側端子との接続部が連結された一体の接続端子部を有する、電力変換装置。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
上アームおよび下アームを構成し、
前記上アームおよび前記下アームのそれぞれは、２Ｎ個または２Ｎ＋１個（Ｎは自然数）の前記半導体パッケージに対してＮ個の前記接続端子部を有する、電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置であって、
同一の電位を有する２つの前記接続端子部に流れる電流が合流する合流部は、前記２つの接続端子部の略中央に設けられる、電力変換装置。
【請求項４】
請求項２に記載の電力変換装置であって、
２Ｎ個または２Ｎ＋１個の前記半導体パッケージに対してＮ個の前記接続端子部を有し、縦方向で最上部と最下部に位置する前記半導体パッケージは、前記低電位側端子が内側に配置される、電力変換装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記積層配線は、第１領域、第２領域、および第３領域を有し、
前記第２領域は、前記第１領域および前記第３領域の間に存在し、
前記接続端子部は、前記第１領域および前記第３領域に存在し、
前記第１領域では、上アームの高電位側配線および上アームの前記低電位側配線が積層され、
前記第２領域では、上アームの高電位側配線および下アームの前記低電位側配線が積層され、
前記第３領域では、下アームの高電位側配線および下アームの前記低電位側配線が積層される、電力変換装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記第１半導体パッケージおよび前記第２半導体パッケージは同一の構成を有し、表裏が逆の状態で前記積層配線に接続される、電力変換装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電力変換装置であって、
前記半導体パッケージは、厚み方向の略中央に、前記高電位側端子および前記低電位側端子を有する電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
直流電力と交流電力を変換する電力変換装置は様々な装置に用いられ、高効率、小型、および低発熱などの要求がある。電力変換装置を構成する半導体素子は、要求される電流の大きさに応じて複数が並列に接続される。特許文献１には、一方の面に第１主電極および他方の面に第２主電極をそれぞれ有し、平行な複数の列に配置された複数のトランジスタチップと、前記トランジスタチップの前記第１主電極と電気的に接続され、前記トランジスタチップの列の延伸方向に沿って一方の辺の両隅部を突出させた第１導体層と、前記第１導体層の前記両隅部の間に配置された第２導体層と、前記複数のトランジスタチップの前記第２主電極側に配置され、前記複数のトランジスタチップの前記第２主電極及び前記第２導体層に電気的に接続された配線層を有する配線基板と、を備えることを特徴とする半導体ユニットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－０４７６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の半導体素子に流れる電流がばらつく場合には、発熱量が偏り追加の放熱対応が必要となり望ましくない。スイッチング時には、それぞれの半導体素子におけるソースインダクタンスのばらつきが電流のばらつきを生じさせる。特許文献１に記載されている発明では、ソースインダクタンスにばらつきがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様による電力変換装置は、高電位側端子と低電位側端子との間に電気的に接続されたパワー半導体素子を内蔵する複数の半導体パッケージと、前記複数の半導体パッケージの各々が有する前記高電位側端子に接続される高電位側配線、および前記複数の半導体パッケージの各々が有する前記低電位側端子に接続される低電位側配線を含む積層配線と、を備え、前記複数の半導体パッケージのうち互いに隣接する第１半導体パッケージおよび第２半導体パッケージは、その各々が有する前記高電位側端子の間に各々の前記低電位側端子が挟まれるように、配置され、前記低電位側配線は、前記第１半導体パッケージの前記低電位側端子との接続部および前記第２半導体パッケージの前記低電位側端子との接続部が連結された一体の接続端子部を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ソースインダクタンスを均等化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
電力変換装置の平面図
半導体パッケージの直流端子の極性を示す図
積層配線の各層の構成を示す図
電力変換装置の等価回路を示す図
電力変換装置における電流の流れを示す図
半導体パッケージの詳細構成図
変形例１における半導体パッケージの計上を示す図
変形例２における電力変換装置の構成図
変形例３における電力変換装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
―第１の実施の形態―
以下、図１～図６を参照して、本発明に係る電力変換装置の第１の実施の形態を説明する。
【０００９】
図１は、電力変換装置１の平面図である。電力変換装置１は、積層配線２と、半導体パッケージ群４と、を含む。積層配線２は、図示奥行き方向、換言すると電力変換装置１の厚み方向に複数の層を有する。具体的には、積層配線２は、第１層２１、第２層２２、第３層２３、および第４層２４から構成される４層構成であり、図１では第１層２１のみが示されている。積層配線２の各層の構成は後述する。積層配線２は、第１領域２Ｌ、第２領域２Ｃ、および第３領域２Ｒを含む。
【００１０】
半導体パッケージ群４は、複数の半導体パッケージ４ｃ、具体的には上アーム第１パッケージＰ１、上アーム第２パッケージＰ２、上アーム第３パッケージＰ３、上アーム第４パッケージＰ４、下アーム第１パッケージＮ１、下アーム第２パッケージＮ２、下アーム第３パッケージＮ３、および下アーム第４パッケージＮ４から構成される。すなわち半導体パッケージ群４は、上アームを構成する４つの半導体パッケージ４ｃと、下アームを構成する４つの半導体パッケージ４ｃを含む。同一の半導体パッケージ４ｃが、積層配線２の第１層２１においてのみ接続される。なお、半導体パッケージ４ｃのそれぞれは物理的に同一の構成であり、配置が異なる。
（【００１１】以降は省略されています）

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