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公開番号2025109068
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-24
出願番号2024002771
出願日2024-01-11
発明の名称電気回路体、電力変換装置、電気回路体の製造方法
出願人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H01L 25/07 20060101AFI20250716BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】生産性を向上させながら、インダクタンスの増大を抑制できる。
【解決手段】電気回路体は、第1導体板および第2導体板の間に上アーム半導体素子を厚み方向に挟んで形成される第1組立体と、第3導体板および第4導体板の間に下アーム半導体素子を厚み方向に挟んで形成される第2組立体と、第1組立体および第2組立体を封止する封止材と、を備え、第1導体板および第4導体板は、互いに対向する側の辺に形成された接合部において、機械的および電気的に接続され、第1導体板および第4導体板は第1の略同一平面上に配置され、第2導体板および第3導体板は第1の略同一平面とは異なる第2の略同一平面上に配置され、上アーム半導体素子および下アーム半導体素子は表裏反転の関係にある。
【選択図】図3

特許請求の範囲【請求項１】
第１導体板および第２導体板の間に上アーム半導体素子を厚み方向に挟んで形成される第１組立体と、
第３導体板および第４導体板の間に下アーム半導体素子を前記厚み方向に挟んで形成される第２組立体と、
前記第１組立体および前記第２組立体を封止する封止材と、を備え、
前記第１導体板および前記第４導体板は、互いに対向する側の辺に形成された接合部において、機械的および電気的に接続され、
前記第１導体板および前記第４導体板は第１の略同一平面上に配置され、
前記第２導体板および前記第３導体板は前記第１の略同一平面とは異なる第２の略同一平面上に配置され、
前記上アーム半導体素子および前記下アーム半導体素子は表裏反転の関係にある、電気回路体。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電気回路体において、
前記上アーム半導体素子を制御する第１制御端子および前記下アーム半導体素子を制御する第２制御端子は、前記封止材により前記第１導体板、前記第２導体板、前記第３導体板、および前記第４導体板と一体に構成される、電気回路体。
【請求項３】
請求項１に記載の電気回路体において、
前記第１導体板における前記上アーム半導体素子とは逆側の端面、および前記第４導体板における前記下アーム半導体素子とは逆側の端面は、前記厚み方向の位置が一致し、
前記第２導体板における前記上アーム半導体素子とは逆側の端面、および前記第３導体板における前記下アーム半導体素子とは逆側の端面は、前記厚み方向の位置が一致する、電気回路体。
【請求項４】
請求項１に記載の電気回路体において、
前記接合部は、機械的な接合、または材料的な接合である、電気回路体。
【請求項５】
請求項１に記載の電気回路体において、
前記接合部は半田材または導電性接着剤を用いた接合である、電気回路体。
【請求項６】
請求項１に記載の電気回路体において、
前記第１導体板および前記第４導体板の少なくとも一方は、他方と対向する側の辺に前記他方に突出する突起部を有し、
前記突起部が前記接合部を構成する、電気回路体。
【請求項７】
請求項１に記載の電気回路体において、
前記第１導体板および前記第４導体板に少なくとも第１の熱伝導部材を介して接する上部冷却部材と、
前記第２導体板および前記第３導体板に少なくとも第２の熱伝導部材を接する下部冷却部材と、をさらに備える電気回路体。
【請求項８】
請求項７に記載の電気回路体において、
前記第１の熱伝導部材および前記第２の熱伝導部材の熱伝導率は５～１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である、電気回路体。
【請求項９】
請求項１に記載の電気回路体において、
前記第１導体板および前記第４導体板に第１の熱伝導部材および第１の絶縁シートを介して接する上部冷却部材と、
前記第２導体板および前記第３導体板に第２の熱伝導部材および第２の絶縁シートを介して接する下部冷却部材と、をさらに備える電気回路体。
【請求項１０】
請求項１に記載の電気回路体を１または複数備え、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置。
（【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、電気回路体、電力変換装置、および電気回路体の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、車載用の電力変換装置には、高出力化および高密度化が要求されている。高出力と高密度を両立させるためには、損失を低減し発熱を抑える必要がある。スイッチング速度を上げることでスイッチング損失を低減する手法が知られている。スイッチング速度が上がることによってサージ電圧が大きくなる問題が発生する。特許文献１には、パワー半導体素子と、前記パワー半導体素子と電気的に接続される導体板と、前記パワー半導体素子と前記導体板を収納する金属製ケースと、前記金属製ケースの一方の外面に接合される表面側カバーと、前記金属製ケースの他方の外面に接合される裏面側カバーと、前記金属製ケースの一辺側に配置される入口部と、前記金属製ケースの前記一辺側に配置される出口部と、を備え、前記金属製ケースは、第１放熱部と、前記導体板を挟んで前記第１放熱部と対向する第２放熱部とを有し、前記表面側カバーは、前記第１放熱部との間に表面側流路の空間を形成するように前記第１放熱部と対向した位置に配置され、前記裏面側カバーは、前記第２放熱部との間に裏面側流路の空間を形成するように前記第２放熱部と対向した位置に配置され、前記入口部は、前記表面側流路及び前記裏面側流路と繋がっており、前記出口部は、前記表面側流路及び前記裏面側流路と繋がるパワー半導体モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１４－２３３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている発明では、生産性の向上およびインダクタンスの低減に改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様による電気回路体は、第１導体板および第２導体板の間に上アーム半導体素子を厚み方向に挟んで形成される第１組立体と、第３導体板および第４導体板の間に下アーム半導体素子を前記厚み方向に挟んで形成される第２組立体と、前記第１組立体および前記第２組立体を封止する封止材と、を備え、前記第１導体板および前記第４導体板は、互いに対向する側の辺に形成された接合部において、機械的および電気的に接続され、前記第１導体板および前記第４導体板は第１の略同一平面上に配置され、前記第２導体板および前記第３導体板は前記第１の略同一平面とは異なる第２の略同一平面上に配置され、前記上アーム半導体素子および前記下アーム半導体素子は表裏反転の関係にある。
本発明の第２の態様による電力変換装置は、上述の電気回路体を１または複数備え、直流電力を交流電力に変換する。
本発明の第３の態様による電気回路体の製造方法は、第１導体板および第２導体板の間に上アーム半導体素子を厚み方向に挟んで第１組立体を形成する第１形成工程と、第３導体板および第４導体板の間に下アーム半導体素子を前記厚み方向に挟んで第２組立体を形成する第２形成工程と、前記第１形成工程および前記第２形成工程の後に、前記第１導体板および前記第４導体板を第１の略同一平面上に存在し、かつ、前記第２導体板および前記第３導体板を前記第１の略同一平面とは異なる第２の略同一平面上に存在し、かつ、前記上アーム半導体素子と前記下アーム半導体素子とが表裏反転した状態となるように前記第１組立体および前記第２組立体を配置する組立体配置工程と、前記第１導体板および前記第４導体板を、機械的および電気的に接合する接合工程とを含む。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、生産性を向上させながら、インダクタンスの増大を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
電気回路体の平面図
電気回路体のＩＩ－ＩＩ断面図
電気回路体のＩＩＩ－ＩＩＩ断面斜視図
半導体装置における１組の上下アームの半透過平面図
半導体装置における１組の上下アームの回路図
比較例半導体装置の半透過平面図
半導体装置の製造工程を示す図
電気回路体の製造工程を示す図
電気回路体の製造工程を示す図
半導体装置の断面図
変形例１における電気回路体の平面図
変形例１における電気回路体のＸＩＩ－ＸＩＩ断面図
変形例１における電気回路体のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ断面斜視図
変形例１における半導体装置の半透過平面図
変形例１における半導体装置の製造工程を示す図
変形例２における電力変換装置の回路図
電力変換装置の外観斜視図
電力変換装置のＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ断面図
変形例４における接合部の形状を示す図
【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１０を参照して、電気回路体およびその製造方法の実施の形態を説明する。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。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。
【０００９】
図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。同一または同様な機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。ただし、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。
【００１０】
図１は、電気回路体４００の平面図である。本実施の形態では、図面間の相関関係を明示するために相互に直交するＸＹＺ軸を記載している。図１では図示右側がＸ軸のプラス側、図示上側がＹ軸のプラス側、図示奥側がＺ軸のプラス側である。電気回路体４００は、半導体装置３００と冷却部材３４０とを備える。電気回路体４００は、全く同一の構成を有する半導体装置３００を３つ備える。そのため以下では３つの半導体装置３００のうち、１つにしか符号を付さない場合がある。冷却部材３４０は、Ｚ軸プラス側の上部冷却部材３４０Ｕと、Ｚ軸マイナス側の下部冷却部材３４０Ｌとを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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