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公開番号2025071721
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-08
出願番号2023182134
出願日2023-10-23
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社日立製作所,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 20070101AFI20250428BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】低インダクタンス化と、はんだ接合部およびTIMの信頼性向上との両立を図ることができる電力変換装置の提供。
【解決手段】封止体31および封止体31から突出する端子32aを有する半導体パッケージと、端子32aが電気的に接続される配線基板20と、を備え、端子32aは、該端子32aの板厚方向に屈曲する屈曲部C1と、屈曲部C1よりも封止体31側に設けられて該屈曲部C1の一端に接続する第1領域C2と、屈曲部C1の他端に接続して第1領域C2と対向する第2領域C3と、端子先端に設けられて配線基板20に接合される接合領域324とを有し、屈曲部C1の端子伸延方向と直交する断面の断面積は、第1領域C2および第2領域C3の端子伸延方向と直交する断面の断面積よりも小さい。
【選択図】図6

特許請求の範囲【請求項１】
半導体素子を封止部材で封止した封止体および該封止体から突出する板状の端子を有する半導体パッケージと、
前記端子が電気的に接続される配線基板と、を備え、
前記端子は、該端子の板厚方向に屈曲する屈曲部と、前記屈曲部よりも封止体側に設けられて該屈曲部の一端に接続する第１領域と、前記屈曲部の他端に接続して前記第１領域と対向する第２領域と、端子先端に設けられて前記配線基板に接合される接合領域とを有し、
前記屈曲部の端子伸延方向と直交する断面の断面積は、前記第１領域および前記第２領域の端子伸延方向と直交する断面の断面積よりも小さい、電力変換装置。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記屈曲部の前記板厚方向に直交する幅方向の寸法は、前記第１領域および前記第２領域の前記幅方向の寸法よりも小さい、電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置において、
前記屈曲部と前記第１領域および前記第２領域とを連結し、端子伸延方向に沿って断面積が変化する連結領域をさらに備え、
前記連結領域の前記幅方向の寸法は、前記第１領域および前記第２領域から前記屈曲部に近づくほど小さくなるように設定されている、電力変換装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記第２領域は、前記接合領域から該接合領域の前記板厚方向に立ち上がるように伸延し、前記屈曲部の他端に接続している、電力変換装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記端子として、大電流用の主端子と、駆動信号用の信号端子とを備え、
前記信号端子は、前記屈曲部で構成される第１屈曲部と、前記第１領域と、前記第２領域と、前記接合領域とを有し、
前記主端子は、該主端子の板厚方向に屈曲すると共に端子伸延方向と直交する断面の断面積が前記第１領域および前記第２領域と等しい第２屈曲部と、前記第１領域と、前記第２領域と、前記接合領域とを有する、電力変換装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記第１領域は、前記封止体から前記半導体パッケージの側方に突出するように形成され、
前記第２領域は前記端子先端まで及んでおり、前記接合領域は前記第２領域に含まれる、電力変換装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電力変換装置において、
前記第２領域は、前記第１領域に対向する面の一部が前記封止体に対向している、電力変換装置。
【請求項８】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記配線基板は貫通孔を有し、
前記半導体パッケージは、前記封止体が前記貫通孔に挿入されるように配置される、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 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
プリント基板で主回路配線を一体化するカード型インバータは、一体化による接合部省略と、小片半導体パッケージ（以下では、小片ＰＫＧと呼ぶ）の活用による大量生産が可能である。しかし、従来のプリント基板実装と異なり、パワー半導体を内蔵した小片ＰＫＧを主回路プリント基板に実装し、これを水路に組み付けて小片ＰＫＧを冷却する必要がある。その際、小片ＰＫＧのはんだ接合部の信頼性およびＴＩＭ（Thermal Interface Material）の信頼性が課題になる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、配線端子での応力集中を低減する技術が開示されている。半導体装置内部に充填されている封止材の膨張、収縮によるケースの変形によって、配線端子の半田付部に繰り返し応力が加わる。半導体装置内各部での封止材の変形量や配置位置の違いにより、配線端子の半田付部に発生する応力が異なる。そこで、特許文献１に記載の技術では、変形適応量を異にした配線端子を用い、大きな変形量を受ける部分には変形適応量が大きな配線端子を配置することにより、半田付部に発生する応力の均一化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平７－２２１２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、小片ＰＫＧを回路基板に実装する構成において温度サイクル・パワーサイクルが発生すると、回路基板と小片ＰＫＧとの間の線膨張係数差により回路基板に反りが発生する。一般に、小片ＰＫＧの表裏面には放熱面が形成されており、その放熱面に冷却器等の放熱部材が設けられる。放熱部材と放熱面との間には絶縁部材が設けられ、絶縁部材はＴＩＭを用いることで放熱部材および放熱面に密着している。そのため、温度サイクル・パワーサイクルによって回路基板に反りが発生すると、端子のはんだ接合部の信頼性低下やＴＩＭの信頼性の低下を招く。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様による電力変換装置は、半導体素子を封止部材で封止した封止体および該封止体から突出する板状の端子を有する半導体パッケージと、前記端子が電気的に接続される配線基板と、を備え、前記端子は、該端子の板厚方向に屈曲する屈曲部と、前記屈曲部よりも封止体側に設けられて該屈曲部の一端に接続する第１領域と、前記屈曲部の他端に接続して前記第１領域と対向する第２領域と、端子先端に設けられて前記配線基板に接合される接合領域とを有し、前記屈曲部の端子伸延方向と直交する断面の断面積は、前記第１領域および前記第２領域の端子伸延方向と直交する断面の断面積よりも小さい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、低インダクタンス化と、はんだ接合部およびＴＩＭの信頼性向上との両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
電力変換装置の概略構成を示す図である。
インバータ回路の構成を示す図である。
配線基板上の部品配置の一例を示す図である。
図３のＡ－Ａ断面を示す図である。
半導体パッケージの外観斜視図である。
（ａ）は主回路用高圧側端子の正面図、（ｂ）はＢ矢視図である。
変形例１を示す図である。
変形例２を示す図である。
変形例２における半導体パッケージを実装した配線基板を示す図である。
変形例３における半導体パッケージの斜視図である。
変形例３における半導体パッケージを実装した配線基板を示す図である。
半導体パッケージの他の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。また、以下の説明では、同一または類似の要素および処理には同一の符号を付し、重複説明を省略する場合がある。なお、以下に記載する内容はあくまでも本発明の実施の形態の一例を示すものであって、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではなく、他の種々の形態でも実施する事が可能である。
【００１０】
図１は、電力変換装置１の概略構成を示す図である。電力変換装置１は、バッテリなどの直流電圧源２から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータ３を駆動する。また、モータ３の制動動作時には、電力変換装置１は交流電力を直流電力に変換するように回生制御される。電力変換装置１は、インバータ回路１０、ゲート駆動回路１１および制御回路１２を備えている。インバータ回路１０は、後述するようにスイッチング動作をする半導体素子を複数備えている。インバータ回路１０は、正極配線１０３ｐおよび負極配線１０３ｎによって直流電圧源２に接続されている。制御回路１２は、マイコンやＣＰＵ等で構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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