(57)【要約】【課題】半導体モジュールを備えた半導体装置において、経済的及び時間的なコストの削減と共に出力ノイズの抑制を図る。【解決手段】半導体電力変換装置１において、半導体モジュール２は電力変換に供される。駆動回路基板３は半導体モジュール２のスイッチングを制御する。抵抗基板４は半導体モジュール２に電気的に接続される。遮蔽部材５は半導体モジュール２から駆動回路基板に伝搬する磁界を遮断する。電線６は遮蔽部材５を貫通して駆動回路基板３と抵抗基板４とを電気的に接続する。【選択図】図１
2020107770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体モジュールを備えた半導体装置の基板配置構造であって、
半導体モジュールのスイッチングを制御する駆動回路基板と、
前記半導体モジュールに電気的に接続される抵抗基板と、
前記半導体モジュールから前記駆動回路基板に伝搬する磁界を遮断する遮蔽部材と、
この遮蔽部材を貫通して前記駆動回路基板と前記抵抗基板とを電気的に接続する電線と
を有することを特徴とする基板配置構造。
【請求項２】
前記遮蔽部材は、前記半導体装置の盤の内部に支持される板状の磁性体からなること
を特徴とする請求項１に記載の基板配置構造。
【請求項３】
前記半導体モジュール及び前記抵抗基板が配置される第一面部と、
前記駆動回路基板が配置される第二面部と
をさらに有し、
前記第二面部は、前記第一面部と垂直に隣接すること
を特徴とする請求項２に記載の基板配置構造。
【請求項４】
前記遮蔽部材と対向する第三面部をさらに有し、
前記第三面部は、前記第一面部及び前記第二面部と垂直に隣接すること
を特徴とする請求項３に記載の基板配置構造。
【請求項５】
前記第一面部は、前記盤の正面の内面部と対向したこと
を特徴とする請求項３または４に記載の基板配置構造。
【請求項６】
前記第二面部は、前記盤の側面の内面部と対向したこと
を特徴とする請求項３または４に記載の基板配置構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールを備えた半導体装置の出力ノイズの低減を図る装置の基板の配置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
出力ノイズの低減を図った半導体装置の態様としては、ゲート抵抗を内蔵した半導体素子を備えたもの（例えば、特許文献１）や、半導体素子基板とゲート抵抗基板とがコネクタを介して接続されたもの（例えば、特許文献２）などが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５１３８２７４号公報
【特許文献２】特許第４８３０１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置のゲート駆動回路は、ゲート抵抗を変化させることでサージ電圧の抑制や損失の低減を図ることができるが、ゲート抵抗の最適な値を考慮及び選定する必要がある。
【０００５】
特許文献１仕様の半導体装置は、ゲート抵抗が半導体素子に内蔵された態様であるので、ゲート抵抗の値を調整できない。
【０００６】
特許文献２仕様の半導体装置は、ゲート抵抗部分が独立しているので、ゲート抵抗を変更する際には、半導体素子部及びゲート駆動回路部を据え置きした状態でゲート抵抗部分のみを変更すればよい。この場合、各回路部はコネクタで接続され、半導体モジュール基板とゲート抵抗基板が最短距離で重なるように配置される。
【０００７】
しかしながら、半導体モジュールの端子形状や配置は種類により様々であり、半導体モジュールを変更（例えば、仕様変更）した際には端子形状や配置に対応した抵抗基板を新規に備える必要があり、経済的及び時間的にコストを要する。
【０００８】
また、半導体装置の主回路部分に導体を使用する大容量な半導体モジュールの場合、絶縁距離やノイズ対策の点から、従来技術のように半導体モジュールに重ねてプリント基板を配置することは好ましくない。
【０００９】
本発明は、上記の事情を鑑み、半導体装置において、経済的及び時間的なコストの削減と共に出力ノイズの抑制を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明の一態様は、半導体モジュールを備えた半導体装置の基板配置構造であって、半導体モジュールのスイッチングを制御する駆動回路基板と、前記半導体モジュールに電気的に接続される抵抗基板と、前記半導体モジュールから前記駆動回路基板に伝搬する磁界を遮断する遮蔽部材と、この遮蔽部材を貫通して前記駆動回路基板と前記抵抗基板とを電気的に接続する電線とを有する。
【００１１】
本発明の一態様は、前記基板配置構造において、前記遮蔽部材は、前記半導体装置の盤の内部に支持される板状の磁性体からなる。
【００１２】
本発明の一態様は、前記基板配置構造において、前記半導体モジュール及び前記抵抗基板が配置される第一面部と、前記駆動回路基板が配置される第二面部とをさらに有し、前記第二面部は前記第一面部と垂直に隣接する。
【００１３】
本発明の一態様は、前記基板配置構造において、前記遮蔽部材と対向する第三面部をさらに有し、前記第三面部は前記第一面部及び前記第二面部と垂直に隣接する。
【００１４】
本発明の一態様は、前記基板配置構造において、前記第一面部は前記盤の正面の内面部と対向する。
【００１５】
本発明の一態様は、前記基板配置構造において、前記第二面部は前記盤の側面の内面部と対向する。
【発明の効果】
【００１６】
以上の本発明によれば、半導体モジュールを備えた半導体装置において、経済的及び時間的なコストの削減と共に出力ノイズの抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態である半導体電力変換装置の基板配置構造を示した斜視図、（ｂ）は同構造の正面図、（ｃ）は同構造の側面図。
【図２】図１の半導体電力変換装置の概略的な回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図１に例示された半導体電力変換装置１は、本発明の基板配置構造の一態様が適用された半導体装置である。半導体電力変換装置１は半導体モジュール２、駆動回路基板３、抵抗基板４、遮蔽部材５及び電線６，７を備える。
【００２０】
半導体モジュール２は電力変換に供される。半導体モジュール２の態様としては、例えば、電圧制御スイッチング素子（以下、ＩＧＢＴ）２１を実装する。半導体モジュール２は半導体電力変換装置１において複数実装される。そして、この複数の半導体モジュール２は主回路導体８により電気的に接続される。
【００２１】
駆動回路基板３は、パルス状の電圧を半導体モジュール２のゲート側に印加して半導体モジュール２のスイッチングを制御するゲート駆動回路を実装する。
【００２２】
抵抗基板４は、半導体モジュール２と駆動回路基板３とに直列に接続される。図２に例示されたように抵抗基板４は一対のゲート抵抗４１を実装する。
【００２３】
一方のゲート抵抗４１は、一端側がゲート用の一方の電線６を介して駆動回路基板３に接続されると共に他端側がゲート用の一方の電線７を介して半導体モジュール２における一方のＩＧＢＴ２１のゲート側端子部２２に接続される。また、このＩＧＢＴ２１のエミッタ側端子部２３に接続されたエミッタ用の一方の電線７は、抵抗基板４のエミッタ配線部４２さらにはエミッタ用の一方の電線６を介して駆動回路基板３に接続される。
【００２４】
他方のゲート抵抗４１は、一端側がゲート用の他方の電線６を介して駆動回路基板３に接続されると共に他端側がゲート用の他方の電線７を介して半導体モジュール２における他方のＩＧＢＴ２１のゲート側端子部２２に接続される。また、このＩＧＢＴ２１のエミッタ側端子部２３に接続されたエミッタ用の他方の電線７は、抵抗基板４の他方のエミッタ配線部４２さらにはエミッタ用の他方の電線６を介して駆動回路基板３に接続される。
【００２５】
遮蔽部材５は、半導体モジュール２から駆動回路基板３に伝搬する磁界を遮断する。特に、本態様の遮蔽部材５は、半導体モジュール２、主回路導体８及び抵抗基板４から駆動回路基板３に伝搬する高周波電流に起因する磁界を遮断する。
【００２６】
遮蔽部材５は半導体電力変換装置１の盤１０の内部に支持される板状の磁性体から成る。前記磁性体としては、例えば、電子機器において高周波磁界の吸収または遮蔽に採用されている周知の金属磁性材または酸化物磁性材が適用される。
【００２７】
電線６は図１，２に示したように遮蔽部材５を貫通して駆動回路基板３と抵抗基板４とを電気的に接続する。電線７は半導体モジュール２と抵抗基板４とを電気的に接続する。電線６，７は、任意の種類、長さ及び端子形状とすることができる。したがって、例えば、半導体モジュール２の端子形状や配置に変更がある場合には、電線７の端子のみを変更すればよい。また、サージ抑制、損失改善などのためにゲート抵抗４１を変更する場合には、抵抗基板４のみを変更すればよい。
【００２８】
図１に示されたように、半導体モジュール２、駆動回路基板３及び抵抗基板４は、半導体電力変換装置１の盤１０の内部に格納される半導体ユニット９に具備される。
【００２９】
半導体ユニット９は、第一面部１１、第二面部１２及び第三面部１３を有する。第一面部１１、第二面部１２及び第三面部１３は垂直に隣接して半導体ユニット９に具備される。
【００３０】
第一面部１１は盤１０の正面の内面部である第一内面部１４と対向して配置される。そして、この第一面部１１には半導体モジュール２及び抵抗基板４が配置される。半導体モジュール２は第一面部１１において適宜複数並列に配置される。図１の態様例においては、４つの半導体モジュール２が並列に配置され、個々の半導体モジュール２は電線７を介して抵抗基板４と直列に接続される。そして、これらの半導体モジュール２には主回路導体８が電気的に接続される。
【００３１】
第二面部１２は盤１０の側面の内面部である第二内面部１５と対向して配置される。そして、この第二面部１２には駆動回路基板３が配置される。
【００３２】
第三面部１３は盤１０の天井部１６と対向して配置される。そして、この第三面部１３と対向する遮蔽部材５は盤１０の内部において設置高さが調整可能に配置される。
【００３３】
従来の基板配置構造は、半導体モジュールの変更時にゲート抵抗基板自体の変更が必要であった。これに対して、本実施形態の基板配置構造によれば、半導体モジュール２の変更時に、接続用の電線である電線６，７の変更のみで対応できるので、従来技術と比べて経済的及び時間的なコストを削減できる。また、電線６，７の長さを任意とすることにより、半導体モジュール２、駆動回路基板３及び抵抗基板４を任意に配置できる。
【００３４】
半導体電力変換装置１において、主回路導体８は、高周波電流が流れるので、電力変換の制御系に対するノイズ発生源となる。本態様においては、駆動回路基板３が遮蔽部材５により半導体モジュール２及び抵抗基板４から隔離されて電磁遮蔽される。したがって、半導体モジュール２に付帯された主回路導体８の高周波電流に起因する磁界によるノイズの影響が抑制される。
【００３５】
特に、本態様においては、第一面部１１への半導体モジュール２及び抵抗基板４の配置、第二面部１２への駆動回路基板３の配置により、前記ノイズ発生源から駆動回路基板３を任意に隔離できる。また、遮蔽部材５が第三面部１３と対向し、さらに、第一面部１１、第二面部１２及び第三面部１３が垂直に隣接して配置されることにより、半導体電力変換装置１の基板配置構造の小型化が図られる。
【００３６】
そして、第一面部１１が盤１０の正面の第一内面部１４と対向しているので、盤１０の正面部から半導体電力変換装置１の実装部品の外観検査が容易となり、メンテナンス性が向上する。また、第二面部１２が盤１０の側面の第二内面部１５と対向しているので、盤１０の側面部から前記外観検査が容易となり、同様にメンテナンス性が向上する。
【００３７】
尚、半導体モジュール２のスイッチング速度の低速であり、配線インダクタンスの寄与をある程度無視できる場合には、半導体モジュール２と抵抗基板４とをさらに隔離させた態様が可能となる。
【符号の説明】
【００３８】
１…半導体電力変換装置、１０…盤、１４…第一内面部（盤１０の正面の内面部）、１５…第二内面部（盤１０の側面の内面部）
２…半導体モジュール、２１…ＩＧＢＴ（電圧制御スイッチング素子）、２２…ゲート側端子部、２３…エミッタ側端子部
３…駆動回路基板
４…抵抗基板、４１…ゲート抵抗、４２…エミッタ配線部
５…遮蔽部材
６，７…電線
８…主回路導体
９…半導体ユニット、１１…第一面部、１２…第二面部、１３…第三面部
【図１】
2020107770.tif 000003
【図２】
2020107770.tif 000004