(57)【要約】【課題】外部機器との間の絶縁を確保することができる駆動回路装置を提供する。【解決手段】ゲートドライバ１００は、駆動対象の外部機器であるＩＧＢＴモジュール１３０に実装可能なドライバ基板１０２，１０４と、ドライバ基板１０２，１０４に形成され、入力コネクタ１１０から外部入力した電源及び信号を用いて生成した駆動信号をＩＧＢＴモジュール１３０の半導体素子に対して印加するゲート駆動回路と、入力側のドライバ基板１０２の周縁を取り囲んで配置された絶縁部材１２０とを備える。【選択図】図４
2020150178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動対象の外部機器に実装可能な回路基板と、
前記回路基板に形成され、外部入力した電源及び信号を用いて生成した駆動信号を前記外部機器に対して印加する駆動回路と、
前記回路基板の周縁を取り囲んで配置された絶縁性の囲繞部材と
を備えた駆動回路装置。
【請求項２】
互いに対向させた回路面同士の間に空間を保持した状態で、駆動対象の外部機器に実装可能な複数の回路基板と、
複数の前記回路基板に形成され、外部入力した電源及び信号を用いて生成した駆動信号を前記外部機器に対して印加する駆動回路と、
複数の前記回路基板のうち、前記駆動回路への入力側回路が形成された回路基板の周縁を取り囲んで配置された絶縁性の囲繞部材と
を備えた駆動回路装置。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動回路装置において、
前記空間内に前記回路面同士の間を区画して配置された絶縁性の区画部材
をさらに備えた駆動回路装置。
【請求項４】
請求項３に記載の駆動回路装置において、
前記囲繞部材と前記区画部材とは、
前記区画部材の周縁が前記囲繞部材と連結された状態で一体化されていることを特徴とする駆動回路装置。
【請求項５】
請求項１から４に記載の駆動回路装置において、
前記回路基板に配置され、実装先となる前記外部機器とは別に配置される他の前記外部機器に対して並列に前記駆動信号を外部出力可能な並列駆動端子をさらに備え、
前記駆動回路は、
所定の中継端子から入力した前記駆動信号を他の前記外部機器に印加する回路を有した中継基板が他の前記外部機器に実装された状態で、前記並列駆動端子から配線を通じて前記中継端子に外部出力した前記駆動信号を用いて他の前記外部機器を並列に駆動可能であることを特徴とする駆動回路装置。
【請求項６】
請求項５に記載の駆動回路装置において、
前記中継基板には、実装先の他の前記外部機器に対して前記駆動信号を印加しつつ他の前記外部機器に対して並列に外部出力可能な別の中継端子が配置されており、
前記駆動回路は、
他の前記外部機器である第１の外部機器及び第２の外部機器にそれぞれ前記中継基板が実装されており、前記並列駆動端子が前記第１の外部機器に実装された前記回路基板の前記中継端子に配線接続され、かつ、前記第１の外部機器と前記第２の外部機器との間はそれぞれの前記中継端子間が配線接続された状態で、前記並列駆動端子から外部出力した前記駆動信号を用いて前記第１及び第２の外部機器を並列に駆動可能であることを特徴とする駆動回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を有した外部機器を駆動する駆動回路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の駆動回路装置は、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ−Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパワー半導体を有したモジュールの駆動に用いることができ、パワー半導体モジュールの先行例としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４７７１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先行例のパワー半導体モジュールは、絶縁基板に半導体チップや配線用パターンを実装し、配線用パターン等の導体間をセラミック層や絶縁層で電気的に絶縁するとともに、全体を外囲ケースでパッケージして外部とも絶縁している。
【０００５】
しかしながら、パワー半導体モジュールのパッケージ表面には、ゲート駆動用の外部端子や、コレクタ・エミッタに対応する主回路端子といった導体が大きく露出しているため、パワー半導体モジュールと組み合わせて用いるゲートドライバ等との関係でみると、出力側の要素であるモジュールの端子がゲートドライバの入力側要素とも確実に絶縁されている必要がある。
【０００６】
そこで本発明は、外部機器との間の絶縁を確保することができる駆動回路装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は以下の解決手段を採用する。なお、以下の説明における括弧書きはあくまで参考であり、本発明はこれに限定されない。
【０００８】
〔第１発明〕
本発明は駆動回路装置を提供する。第１発明の駆動回路装置は、回路基板を駆動対象の外部機器に実装した状態で使用可能であり、駆動回路装置は、回路基板に形成された駆動回路で生成した駆動信号を外部機器に対して印加する。外部機器は、例えばＩＧＢＴ等のパワー半導体素子を用いて比較的大電流（例えば発電電流）をスイッチングするものであり、駆動回路装置との関係で見れば外部機器全体が出力側となり、駆動回路装置の一部は入力側となる。したがって、駆動回路装置の入力側部分は、出力側である外部機器との間の絶縁を確実になされている必要がある。
【０００９】
絶縁の確保は、入力側要素と出力側要素との間に物理的な空間距離（＝絶縁距離）を充分に空けることでなされるが、必要な空間を取ろうとすると、それだけ回路基板を外部機器から離して実装するか、もしくは、回路基板の実装領域から離れた位置に外部機器の端子を配置しなければならないため、実装面積や実装高さを含めて全体が大型化する。
【００１０】
本発明の駆動回路装置は、回路基板の周縁を取り囲むように絶縁性の囲繞部材を配置することで、駆動回路装置と外部機器との間に確保すべき物理的な空間距離を縮小しつつ、絶縁距離を充分に確保するものである。これにより、外部機器と駆動回路装置とを組み合わせた状態でも全体を小型化することができ、省スペースかつ高密度配置が可能となる。
【００１１】
〔第２発明〕
第２発明の駆動回路装置は、回路基板を複数備える。複数の回路基板は、回路面同士を互いに対向させた状態で駆動対象の外部機器に実装可能である。駆動回路を形成する回路基板を複数備えることで、全体としての実装面積をさらに縮小することができる。駆動回路装置は、複数の回路基板に形成された駆動回路で生成した駆動信号を外部機器に対して印加するものであるが、このうち特定の回路基板に入力側回路が形成されているものとすると、その他の回路基板は外部機器と同じく出力側となるため、この間でも絶縁が必要となる。このため第２発明では、回路面同士の間に空間を保持することで入力側回路と出力側との間を絶縁しているが、入力側回路が形成された回路基板については、その周縁を取り囲むように絶縁性の囲繞部材を配置する。これにより、駆動回路装置と外部機器との間に確保すべき物理的な空間距離を縮小しつつ、絶縁距離を充分に確保することができる。また同様に、外部機器と駆動回路装置とを組み合わせた状態でも全体を小型化することができ、省スペースかつ高密度配置が可能となる。
【００１２】
第２発明においては、複数の回路基板の間にさらに区画部材を配置することができる。この場合、入力側回路が形成された回路基板とその他の回路基板との間で回路面同士が対向していても、これらの間に確保すべき物理的な空間距離を縮小することができるので、駆動回路装置の実装高さ（回路基板の重ね合わせ方向の大きさ）をさらに抑えることができる。
【００１３】
また、第２発明で用いる囲繞部材と区画部材とを一体化することもでき、この場合、構造的な簡素化や成形及び組み立ての容易化が図られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、外部機器との間の絶縁を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態のゲートドライバの構成を示す斜視図及び平面図である。
【図２】ゲートドライバの分解斜視図である。
【図３】ゲートドライバの分解斜視図である。
【図４】ゲートドライバの実装例を示す分離斜視図である。
【図５】ゲートドライバとＩＧＢＴモジュールとの接続関係を示す回路図である。
【図６】ゲートドライバの縦断面図（図１中（Ｂ）Ｖ−Ｖ線に沿う断面図）である。
【図７】ゲートドライバをＩＧＢＴモジュールに実装した状態で示す平面図である。
【図８】複数のＩＧＢＴモジュールの連結形態を示す平面図である。
【図９】複数台のＩＧＢＴモジュールを連結した回路構成を示す図である。
【図１０】比較例のゲートドライバの構成を示す斜視図及び側面図である。
【図１１】別実施形態のゲートドライバを用いた例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施形態では、駆動回路装置の一例としてゲートドライバを挙げ、駆動対象となる外部機器の一例としてはＩＧＢＴモジュールを挙げているが、本発明はこれらに限られるものではなく、外部機器は他のパワー半導体モジュールであってもよいし、ゲートドライバはパッケージされた形態であってもよい。
【００１７】
図１は、一実施形態のゲートドライバ１００の構成を示す斜視図（図１中（Ａ））及び平面図（図１中（Ｂ））である。また、図２及び図３は、ゲートドライバ１００の分解斜視図である。
【００１８】
〔回路基板〕
ゲートドライバ１００は、上下（図２，３のＺ軸方向）に分かれて配置された２枚のドライバ基板１０２，１０４を有しており、これらドライバ基板１０２，１０４には図示しないゲート駆動回路が形成されている。各ドライバ基板１０２，１０４は、それぞれ単体でも多層構造をなしているが、２枚のドライバ基板１０２，１０４はそれぞれの回路面同士を対向させた状態で積層するようにして配置されている。また、２枚のドライバ基板１０２，１０４の間には空間が保持されているが、詳細は別の図面を用いてさらに後述する。
【００１９】
一方のドライバ基板１０４（図１〜３では上方に配置）には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６や入力コネクタ１１０、図示しない各種のチップ部品が実装されている他、図示しない配線パターンが形成されている。入力コネクタ１１０には、図示しない外部直流電源や制御ユニット等につながる配線を接続することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６は、外部入力された直流電源（例えばＤＣ＋１２Ｖ）をゲート駆動回路用の駆動電流に変換する。なお、外部電源は交流電源であってもよく、その場合はＡＣ／ＤＣコンバータ等をドライバ基板１０２に実装することができる。
【００２０】
２枚のドライバ基板１０２，１０４は、複数のリードピン１１２及びサポートピン１１４を介して連結されており、このうちリードピン１１２の配列は、ドライバ基板１０２，１０４間での電気的接続をなしている。サポートピン１１０の配列は、２枚のドライバ基板１０２，１０４同士を構造的に連結し、リードピン１１２の配列とともに２枚のドライバ基板１０２，１０４間の空間を保持している。
【００２１】
２枚のドライバ基板１０２，１０４には、上記のように図示しないゲート駆動回路が形成されており、ゲート駆動回路は、駆動対象となるモジュールの回路構成（半導体ブリッジ）に応じて複数系統に分かれて形成されている。なお、ゲート駆動回路による半導体の駆動態様についてはさらに後述する。
【００２２】
また、ゲートドライバ１００は、一方のドライバ基板１０４を囲むようにして配置された絶縁部材１２０を有している。絶縁部材１２０は、例えば絶縁性の樹脂で成形されており、全体的な形状が一方のドライバ基板１０２の周縁を取り囲みつつ、その下面を覆うケーシングのような形状をなしている。
【００２３】
〔囲繞部材〕
より詳細には、一方のドライバ基板１０４は、一方向（図２，３のＸ軸方向）で対をなす両縁部が直線形状をなしているが、他方向（図２，３のＹ軸方向）で対をなす両縁部はクランク形状（折れ曲がり形状）をなしている。このため、絶縁部材１２０はそれぞれ対応するドライバ基板１０２の縁部形状に沿った形状の平面壁１２２及び屈曲壁１２４を一対ずつ有している。このような絶縁部材１２０は、他方のドライバ基板１０４の回路面上に立てた状態で配置（いわゆる立設）されている。
【００２４】
〔区画部材〕
また、絶縁部材１２０は、一方のドライバ基板１０２の下面を覆う領域に平板状の隔壁１２６を有しており、この隔壁１２６の周縁は平面壁１２２及び屈曲壁１２４の内壁面に連結されている。また、隔壁１２６には適宜位置に開口１２８，１２９が形成されており、上記のリードピン１１２やサポートピン１１０の配列は、開口１２８，１２９内に挿通されている。なお、図２及び図３では示されていないが、隔壁１２６の下面の位置は平面壁１２２及び屈曲壁１２４の下端から僅かに上方に位置しており、隔壁１２６と他方のドライバ基板１０４の上側回路面との間には空間が確保されている。
【００２５】
他方のドライバ基板１０４（図１では下方に配置）には、一対の出力コネクタ１０８が実装されている他、図示しない各種のチップ部品が実装されている。出力コネクタ１０８は、回路面上で絶縁部材１２０の外側、つまり一方のドライバ基板１０２とは絶縁部材１２０を隔てた位置に配置されている。ドライバ基板１０２の縁部及び屈曲壁１２４のクランク形状により、回路面上では出力コネクタ１０８の実装範囲と絶縁部材１２０の設置範囲とが互いに干渉しないものとなっている。なお、出力コネクタ１０８の用途についてはさらに後述する。
【００２６】
図４は、ゲートドライバ１００の実装例を示す分離斜視図である。ゲートドライバ１００は、駆動対象であるＩＧＢＴモジュール１３０に実装した状態で半導体素子（ＩＧＢＴ）を駆動することができる。ＩＧＢＴモジュール１３０には、各種の接続端子１３２，１３４，１３６が設けられており、ゲートドライバ１００は、例えば接続端子１３６にドライバ基板１０４の下面端子（図示していない）を圧着した状態で実装されるものとなっている。また、ＩＧＢＴモジュール１３０の長手方向で片側に位置する接続端子１３２にはバスバー等の主導体（＋／−）が接続され、もう片側の接続端子１３４には半導体素子間の中点用導体が接続されるものとなっている。
【００２７】
ＩＧＢＴモジュール１３０には、予めゲートドライバ１００の実装領域が確保されており、この実装領域は、例えばＩＧＢＴモジュール１３０の長手方向には寸法Ｌ、幅方向には寸法Ｗにより規定されている。このためゲートドライバ１００は、ドライバ基板１０２の外形寸法を実装領域（寸法Ｌ，Ｗ）内に収まる大きさとして構成されている。
【００２８】
〔回路構成〕
図５は、ゲートドライバ１００とＩＧＢＴモジュール１３０との接続関係を示す回路図である。上記のようにゲートドライバ１００がＩＧＢＴモジュール１３０に実装されると、接続端子１３６を通じてＩＧＢＴモジュール１３０と電気的に接続された状態となる。
【００２９】
ゲートドライバ１００は、ＩＧＢＴモジュール１３０内の半導体素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ対応して２系統のゲート駆動回路１４１，１４２有しており、各ゲート駆動回路１４１，１４２からは、それぞれ抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して半導体素子Ｑ１，Ｑ２にゲート駆動信号が印加される。なお、駆動対象の外部機器をＩＧＢＴモジュール１３０とすることもできるし、半導体素子Ｑ１，Ｑ２を外部機器として考えることもできる。
【００３０】
上記のように、各ゲート駆動回路１４１，１４２には、入力コネクタ１１０（図５には示していない）を通じて制御用の信号が外部入力される他、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６にも直流電源が外部入力（供給）されており、各ゲート駆動回路１４１，１４２には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６からそれぞれ駆動電流が供給される。
【００３１】
〔入力側回路〕
このとき、ゲートドライバ１００内では入力側（１次側）回路と出力側（２次側）回路とが電気的に絶縁された状態にあり、その入力側回路ＰＩには入力コネクタ１１０やＤＣ／ＤＣコンバータ１０６内の１次側回路、各ゲート駆動回路１４１，１４２内の１次側回路及びこれらの抵抗、配線パターン、接続端子等が含まれる。
【００３２】
〔出力側回路〕
上記を入力側回路ＰＩとすると、ゲートドライバ１００の実装状態でみたＩＧＢＴモジュール１３０全体が出力側回路ＰＯとなるが、このとき出力側回路ＰＯには、入力側回路ＰＩから絶縁されたＤＣ／ＤＣコンバータ１０６内の２次側回路や各ゲート駆動回路１４１，１４２内の２次側回路及びこれらの抵抗Ｒ１，Ｒ２、配線パターン、接続端子等も含まれることになる。
【００３３】
したがって、入力側回路ＰＩと出力側回路ＰＯとの間は、適正な絶縁距離Ｉｄが確保されている必要があるが、上記のようにゲートドライバ１００はＩＧＢＴモジュール１３０のパッケージ表面に対して実装される構造であり、また、ゲートドライバ１００自身も極力コンパクトにして実装高さや実装面積を抑える必要があることから、絶縁距離Ｉｄの確保には構造上、各種の制約がある。
【００３４】
本発明の発明者等は、通常であればゲートドライバ１００とＩＧＢＴモジュール１３０との間に大きな空間距離を設けたり、ゲートドライバ１００自身の実装高さを高くしたりすることで絶縁距離Ｉｄを確保することになるところ、上記のような構造上の制約に鑑み、絶縁部材１２０を好適に配置することで、入力側回路ＰＩと出力側回路ＰＯとの間の物理的な空間距離を縮小することに成功している。以下、実装状態での絶縁距離Ｉｄの確保（空間距離の縮小）について説明する。
【００３５】
図６は、ゲートドライバ１００の縦断面図（図１中（Ｂ）Ｖ−Ｖ線に沿う断面図）である。また、図７は、ゲートドライバ１００をＩＧＢＴモジュール１３０に実装した状態で示す平面図である。図６には実装先のＩＧＢＴモジュール１３０が二点鎖線で示されている。
【００３６】
〔絶縁距離Ｉｄ１〕
上記のように入力側回路ＰＩには、入力コネクタ１１０やＤＣ／ＤＣコンバータ１０６の１次側回路、各ゲート駆動回路１４１，１４２（図５，６には示していない）内の１次側回路等が含まれており、これらは構造上、図６及び図７に太い破線で示す範囲内に配置されている。なお、ドライバ基板１０４には絶縁素子１３５が実装されており、ドライバ基板１０４内での絶縁距離Ｉｄ１（規格要求：１４ｍｍ程度）は、絶縁素子１３５そのものの大きさ（規格寸法）によって確保されている。
【００３７】
ゲートドライバ１００内においても、入力側回路ＰＩの範囲外は出力側回路ＰＯに含まれるため、下側のドライバ基板１０２は、入力側回路ＰＩとの間に充分な絶縁距離を確保した状態で配置されていなければならない。仮にこれを、物理的な空間距離を設けることで確保しようとすると、図５中に示す絶縁距離Ｉｄ１と同程度の距離を空ける必要があり、その場合は２枚のドライバ基板１０２，１０４を図示の状態よりも大きく離して配置しなければならなくなる。しかし、それだけの空間距離を空けて２枚のドライバ基板１０２，１０４を配置してしまうと、ゲートドライバ１００全体の実装高さが極端に高くなってしまうという別の問題が発生する。
【００３８】
〔絶縁距離Ｉｄ２〕
そこで本実施形態では、２枚のドライバ基板１０２，１０４の間（空間内）を絶縁性の隔壁１２６で区画することにより、物理的な空間距離を縮小（絶縁距離Ｉｄ１より縮小）しつつ必要な絶縁距離Ｉｄ２を確保している。具体的には、入力側回路ＰＩとドライバ基板１０２の回路面との間に隔壁１２６が存在することで絶縁性能が向上するため、その分、物理的な空間距離を縮小することができる。これにより、ゲートドライバ１００全体としての実装高さを低く抑え、コンパクト化に寄与することができる。
【００３９】
一方、ゲートドライバ１００とＩＧＢＴモジュール１３０との関係では、ゲートドライバ１００の実装状態において入力側回路ＰＩの近傍に接続端子１３２が位置しており、これにバスバーが接続されるも加味すると、本来であれば入力側回路ＰＩと接続端子１３２（接続状態のバスバー）との間には相応の空間距離が確保されている必要がある。この場合、既定の実装領域内にゲートドライバ１００を実装しようとすると、ドライバ基板１０４を図示の状態よりも高さ方向に大きく離して配置しなければならなくなる。しかし、そのような高さにドライバ基板１０４を配置してしまうと、やはりゲートドライバ１００全体の実装高さが極端に高くなってしまうという問題が発生する。なお、入力側回路ＰＩをドライバ基板１０４の中央寄りに配置することは、基板面積の制約から困難であるし、そうかといって入力側回路ＰＩを反対側に配置したとしても、今度は別の接続端子１３４との絶縁距離が取れなくなるという問題が発生する。
【００４０】
〔絶縁距離Ｉｄ３〕
そこで本実施形態では、入力側回路ＰＩを搭載するドライバ基板１０４の周縁に絶縁部材１２０を配置し、これを平面壁１２２及び屈曲壁１２４で取り囲むことにより、物理的な空間距離を縮小（絶縁距離Ｉｄ１より縮小）しつつ、入力側回路ＰＩとＩＧＢＴモジュール１３０内の出力側回路ＰＯとの間に充分な絶縁距離Ｉｄ３を確保している。
【００４１】
すなわち、図６の例では、入力側回路ＰＩとＩＧＢＴモジュール１３０の接続端子１３２（又は接続状態のバスバー）との間に平面壁１２２が存在することで絶縁性能が向上するため、その分、物理的な空間距離を縮小して互いを近傍に配置することができる。これにより、ゲートドライバ１００全体としての実装高さを低く抑え、コンパクト化に寄与することができる。
【００４２】
また、図７の例では、入力側回路ＰＩの周囲（３方向）が平面壁１２２及び屈曲壁１２４で囲まれている。このため、出力コネクタ１０８を入力側回路ＰＩの近傍に配置することができ、限られたドライバ基板１０２の実装面積を有効に活用して実装密度を高めることができる。
【００４３】
〔並列駆動〕
本実施形態のゲートドライバ１００は、実装先のＩＧＢＴモジュール１３０に駆動信号を出力（印加）して半導体素子を駆動することができるが、実装先以外である他のＩＧＢＴモジュール１３１，１３３に対しても並列に駆動信号を出力（印加）し、複数のＩＧＢＴモジュール１３０，１３１，１３３を並列に駆動することができる。以下、並列駆動について説明する。
【００４４】
〔連結形態〕
図８は、複数のＩＧＢＴモジュール１３０，１３１，１３３の連結形態を示す平面図である。
【００４５】
〔中継基板〕
先ず、ＩＧＢＴモジュール１３０とＩＧＢＴモジュール１３１との連結関係について説明する。２つのＩＧＢＴモジュール１３１は、ゲートドライバ１００が実装されたＩＧＢＴモジュール１３０を中心として両側に１台ずつ配置されている。また、各ＩＧＢＴモジュール１３１には中継基板１５０が実装されており、中継基板１５０にはそれぞれ中継コネクタ１０７，１０９や図示しないチップ部品（駆動用抵抗）が実装されている他、中継用の配線パターンが形成されている。なお、中継コネクタ１０７，１０９には図示しない中継端子が配列されており、中継基板１５０には、中継端子から入力した駆動信号を実装先のＩＧＢＴモジュール１３１に印加する回路（図示しない）が形成されている。
【００４６】
〔並列駆動端子〕
ゲートドライバ１００の出力コネクタ１０８には、各ゲート駆動回路１４１，１４２からの駆動信号を外部出力可能な外部出力端子（並列駆動端子）が配列されており、出力コネクタ１０８と各中継基板１５０の中継コネクタ１０７との間がそれぞれ中継配線１５２で接続されることにより、ゲートドライバ１００と各中継基板１５０との間での接続関係が形成されている。このようにして、ＩＧＢＴモジュール１３０と両側各１台のＩＧＢＴモジュール１３１との連結が行われる。
【００４７】
また本実施形態では、さらに他のＩＧＢＴモジュール１３３を連結することもでき、この場合、ＩＧＢＴモジュール１３０の両側に連結した各１台のＩＧＢＴモジュール１３１（第１の外部機器）に対して他のＩＧＢＴモジュール１３３（第２の外部機器）が連結可能である。
【００４８】
すなわち、先に連結関係を示した両側各１台のＩＧＢＴモジュール１３１に対し、それぞれ隣接させて他のＩＧＢＴモジュール１３３（図８中に二点鎖線で示す）を配置する。このとき、他のＩＧＢＴモジュール１３３にも上記と同様の中継基板１５０が実装されており、両側各１台のＩＧＢＴモジュール１３１とそれぞれに隣接したＩＧＢＴモジュール１３３との間は、中継配線１５２で接続することができる。中継配線１５２の接続には、隣り合う中継基板１５０同士の中継コネクタ１０７，１０９が用いられる。例えば、両側各１台のＩＧＢＴモジュール１３１に実装した中継基板１５０の中継コネクタ１０９からそれぞれ延びている中継配線１５２（図８では破断して示す）は、それぞれ隣接する他のＩＧＢＴモジュール１３３に実装した中継基板１５０の中継コネクタ１０７に接続されることになる。
【００４９】
〔並列駆動回路〕
図９は、複数台のＩＧＢＴモジュール１３０，１３１（１３３）を連結した回路構成を示す図である。
【００５０】
上記のように、本実施形態のゲートドライバ１００を実装したＩＧＢＴモジュール１３０を中心として、両側に各１台のＩＧＢＴモジュール１３１が連結されている。このとき、各ＩＧＢＴモジュール１３１が中継基板１５０を実装することにより、ゲートドライバ１００の各ゲート駆動回路１４１，１４２から出力した駆動信号を両側各１台のＩＧＢＴモジュール１３１でも半導体素子Ｑ１，Ｑ２に印加することができる。
【００５１】
〔並列駆動例１〕
これにより、ゲートドライバ１００のゲート駆動回路１４１，１４２は、出力コネクタ１０８の外部出力端子から中継配線１５２を通じて中継コネクタ１０７の中継端子に駆動信号を外部出力することにより、これを用いて中央のＩＧＢＴモジュール１３０とともに両側各１台のＩＧＢＴモジュール１３０の各半導体素子Ｑ１，Ｑ２を並列に駆動することができる。
【００５２】
〔並列駆動例２〕
また、両側各１台のＩＧＢＴモジュール１３１に対し、それぞれ隣接して他のＩＧＢＴモジュール１３３を配置して上記の中継配線１５２による接続を行えば、ゲート駆動回路１４１，１４２から外部出力した駆動信号が複数台のＩＧＢＴモジュール１３０，１３１，１３３に対して並列に印加される。これにより、ゲート駆動回路１４１，１４２は、中央のＩＧＢＴモジュール１３０及び両側各１台のＩＧＢＴモジュール１３１に加え、それぞれに隣接した他のＩＧＢＴモジュール１３３の各半導体素子Ｑ１，Ｑ２を並列に駆動することができる。なお、連結されるＩＧＢＴモジュール１３３は１台ずつとは限らず、さらに別のＩＧＢＴモジュール１３３を数珠連にして連結してもよい（駆動信号の減衰が閾値以上の範囲内で何台でも連結可能）。
【００５３】
〔絶縁距離〕
また、図９に示されているように、複数台のＩＧＢＴモジュール１３０，１３１（１３３）を連結した状態では、他のＩＧＢＴモジュール１３１（１３３）が出力側回路ＰＯに含まれることとなるが、この場合でも、入力側回路ＰＩとの間の絶縁距離Ｉｄが充分に確保されていることは明らかである。
【００５４】
〔比較例〕
ここで、本実施形態の有用性を比較例との比較をもって説明する。
図１０は、比較例のゲートドライバ１０の構成を示す斜視図（図１０中（Ａ））及び側面図（図１０中（Ｂ））である。
【００５５】
比較例のゲートドライバ１０には、本実施形態で用いる絶縁部材１２０が設けられていない。このため、ドライバ基板１０４の周縁は開放されており、また、２枚のドライバ基板１０２，１０４の間も区画されていないことが分かる。
【００５６】
このような比較例のゲートドライバ１０にあっては、入力側回路ＰＩを含む一方のドライバ基板１０４が規格水準の空間距離を保持せずに他方のドライバ基板１０２に近接しているため、絶縁距離Ｉｄ２は充分でなく、実製品としての基準（規格要件）を満たしていない。同様に、実装先のＩＧＢＴモジュール１３０との関係においても、入力側回路ＰＩと接続端子１３２との間の絶縁距離Ｉｄ３が充分でない。
【００５７】
したがって、比較例のゲートドライバ１０で絶縁距離Ｉｄ２，Ｉｄ３を充分な水準にするためには、上記のように一方のドライバ基板１０２を他方のドライバ基板１０４から企画要件を満たす空間距離の高さまで移動させて配置する必要があり、その場合はゲートドライバ１０全体の実装高さ（容積）が拡大してしまうことになる。
【００５８】
この点、本実施形態のゲートドライバ１００では、絶縁距離Ｉｄ２，Ｉｄ３が充分に確保されているため、最小限まで実装高さを抑えて全体のコンパクト化を図ることができる点で極めて優位である。
【００５９】
本実施形態のゲートドライバ１００によれば、以下の利点が得られる。
（１）入力側回路ＰＩと出力側回路ＰＯとの間の絶縁距離Ｉｄ２，Ｉｄ３を充分に確保しつつ、物理的な空間距離を短縮して実装高さ（容積）を抑えることができる。
（２）また、駆動対象（実装先）のＩＧＢＴモジュール１３０で実装領域が既定されている場合でも、限られた実装領域を最大限に活用して充分な性能の回路構成とすることができる。
（３）平面視でゲートドライバ１００がＩＧＢＴモジュール１３０の外側にはみ出さない大きさであるため、図８に示すような複数台の連結時でも、ＩＧＢＴモジュール１３０，１３１同士の配置間隔を最小限に狭めることができ、空間効率を向上することができる。
（４）絶縁部材１２０の構成として平面壁１２２、屈曲壁１２４及び隔壁１２６を有しており、それぞれに固有の絶縁機能を持たせているが、全体を一体に成形しているため、製造時及び組み立て時の容易性を図り、生産コストを抑えて生産効率を向上させることができる。
（５）また、絶縁部材１２０は絶縁距離が必要な箇所だけに配置しており、ドライバ基板１０４やその実装部品を含めて全体をパッケージする形態としていないため、使用する材料や重量の軽減を図り、生産コストを抑えて生産効率を高めることができる。
（６）複数台のＩＧＢＴモジュール１３０，１３１の連結時に使用する出力コネクタ１０８の実装範囲に絶縁部材１２０及びドライバ基板１０４が干渉しないため、限られた基板面積内に必要な実装部品を有効に収めることができ、また、実装密度の向上が図られる。
【００６０】
〔その他の実施形態〕
図１１は、別実施形態のゲートドライバ２００を用いた例を示す平面図である。別実施形態のゲートドライバ２００は、一方のドライバ基板２０４の周縁形状が先のドライバ基板１０４と異なり、そのため絶縁部材２２０の形状も異なる点で一実施形態のゲートドライバ１００と相違する。
【００６１】
すなわち、ドライバ基板２０４は平面視で変形したＨ形状をなしており、出力コネクタ１０８の配置がＩＧＢＴモジュール１３０，１３１の連結方向（横方向）に揃えられている。また、両側各１台のＩＧＢＴモジュール１３１に実装される中継基板１５４についても、ＩＧＢＴモジュール１３０，１３１の連結方向に中継コネクタ１０７，１０９の配置が揃えられている。なお、図１１にはＩＧＢＴモジュール１３３が示されていないが、図８と同様に別のＩＧＢＴモジュール１３３が連結されていてもよい。
【００６２】
このような別実施形態のゲートドライバ２００を用いた例では、連結するＩＧＢＴモジュール１３０，１３１間で中継配線１５４を最小の長さに抑え、重量及び材料費をさらに抑えることができるという利点が加わることになる。このことは、連結されるＩＧＢＴモジュール１３０，１３１（１３３）の台数が多いほどより効果的である。
【００６３】
また、実施形態では、ゲートドライバ１００，２００が２枚のドライバ基板１０２，１０４を有する例で説明したが、ドライバ基板が３枚以上であってもよく、この場合はドライバ基板の対向する回路面同士の間（２箇所以上）にそれぞれ隔壁１２６を配置することができるし、複数枚となった隔壁１２６が絶縁部材１２０として一体成形されていてもよい。また、ドライバ基板が１枚だけの構成を採用してもよく、この場合、１枚のドライバ基板の周縁が絶縁部材１２０で囲まれた構成とし、その下面を覆う隔壁を設けなくてもよい。
【００６４】
絶縁部材１２０は、平面壁１２２や屈曲壁１２４、隔壁１２６を有するものに限らず、例えば円環状の周壁と円盤状の隔壁とで構成されるものであってもよい。また、絶縁部材１２０の各部位の厚み、材質、形状は実施形態で挙げたものに限らず、空間距離を縮小して必要な絶縁距離を確保できるものであれば、各種の形態に変形することができる。
【００６５】
出力コネクタ１０８の配置は、例えば図１１の別実施形態の位置からさらに下方に寄せたものとし、出力コネクタ１０８の両側に配置してもよい。この場合、ドライバ基板１０４及び絶縁部材１２０の形状は平面視でＴ字形状とすることができる。
【００６６】
また、出力コネクタ１０８は図８の平面視でドライバ基板１０２の両側縁部に実装するのではなく、片側縁部に２つ直列に実装してもよいし、片側縁部に１つだけ実装してもよい。また、平面視でドライバ基板１０４が矩形状であってもよい。
【００６７】
図８、図１１の例では、ＩＧＢＴモジュール１３０の両側に他のＩＧＢＴモジュール１３１，１３３等を連結した形態を挙げているが、片側だけに連結する形態であってもよい。また、連結する他のＩＧＢＴモジュール１３１，１３３の台数は例示したものに限らないし、両側に連結する場合に台数が異なっていてもよい。
【００６８】
その他、実施形態や応用例において図示とともに挙げた構造はあくまで好ましい一例であり、基本的な構造に各種の要素を付加し、あるいは一部を置換しても本発明を好適に実施可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６９】
１００    ゲートドライバ
１０２，１０４    ドライバ基板
１０６    ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０８    出力コネクタ
１１０    入力コネクタ
１２０    絶縁部材
１２２    平面壁
１２４    屈曲壁
１２６    隔壁
１４１，１４２    ゲート駆動回路
Ｑ１，Ｑ２    半導体素子（駆動対象、外部機器）
【図１】
2020150178.tif 000003
【図２】
2020150178.tif 000004
【図３】
2020150178.tif 000005
【図４】
2020150178.tif 000006
【図５】
2020150178.tif 000007
【図６】
2020150178.tif 000008
【図７】
2020150178.tif 000009
【図８】
2020150178.tif 000010
【図９】
2020150178.tif 000011
【図１０】
2020150178.tif 000012
【図１１】
2020150178.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月7日(2020.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の駆動回路装置において、
前記回路基板に配置され、実装先となる前記外部機器とは別に配置される他の前記外部機器に対して並列に前記駆動信号を外部出力可能な並列駆動端子をさらに備え、
前記駆動回路は、
所定の中継端子から入力した前記駆動信号を他の前記外部機器に印加する回路を有した中継基板が他の前記外部機器に実装された状態で、前記並列駆動端子から配線を通じて前記中継端子に外部出力した前記駆動信号を用いて他の前記外部機器を並列に駆動可能であることを特徴とする駆動回路装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
請求項５に記載の駆動回路装置において、
前記中継基板には、実装先の他の前記外部機器に対して前記駆動信号を印加しつつ他の前記外部機器に対して並列に外部出力可能な別の中継端子が配置されており、
前記駆動回路は、
他の前記外部機器である第１の外部機器及び第２の外部機器にそれぞれ前記中継基板が実装されており、前記並列駆動端子が前記第１の外部機器に実装された前記中継基板の前記中継端子に配線接続され、かつ、前記第１の外部機器と前記第２の外部機器との間はそれぞれの前記中継端子間が配線接続された状態で、前記並列駆動端子から外部出力した前記駆動信号を用いて前記第１及び第２の外部機器を並列に駆動可能であることを特徴とする駆動回路装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
一方のドライバ基板１０４（図１〜３では上方に配置）には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６や入力コネクタ１１０、図示しない各種のチップ部品が実装されている他、図示しない配線パターンが形成されている。入力コネクタ１１０には、図示しない外部直流電源や制御ユニット等につながる配線を接続することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６は、外部入力された直流電源（例えばＤＣ＋１２Ｖ）をゲート駆動回路用の駆動電流に変換する。なお、外部電源は交流電源であってもよく、その場合はＡＣ／ＤＣコンバータ等をドライバ基板１０４に実装することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
２枚のドライバ基板１０２，１０４は、複数のリードピン１１２及びサポートピン１１４を介して連結されており、このうちリードピン１１２の配列は、ドライバ基板１０２，１０４間での電気的接続をなしている。サポートピン１１４の配列は、２枚のドライバ基板１０２，１０４同士を構造的に連結し、リードピン１１２の配列とともに２枚のドライバ基板１０２，１０４間の空間を保持している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、ゲートドライバ１００は、一方のドライバ基板１０４を囲むようにして配置された絶縁部材１２０を有している。絶縁部材１２０は、例えば絶縁性の樹脂で成形されており、全体的な形状が一方のドライバ基板１０４の周縁を取り囲みつつ、その下面を覆うケーシングのような形状をなしている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
〔囲繞部材〕
より詳細には、一方のドライバ基板１０４は、一方向（図２，３のＸ軸方向）で対をなす両縁部が直線形状をなしているが、他方向（図２，３のＹ軸方向）で対をなす両縁部はクランク形状（折れ曲がり形状）をなしている。このため、絶縁部材１２０はそれぞれ対応するドライバ基板１０４の縁部形状に沿った形状の平面壁１２２及び屈曲壁１２４を一対ずつ有している。このような絶縁部材１２０は、他方のドライバ基板１０２の回路面上に立てた状態で配置（いわゆる立設）されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
〔区画部材〕
また、絶縁部材１２０は、一方のドライバ基板１０４の下面を覆う領域に平板状の隔壁１２６を有しており、この隔壁１２６の周縁は平面壁１２２及び屈曲壁１２４の内壁面に連結されている。また、隔壁１２６には適宜位置に開口１２８，１２９が形成されており、上記のリードピン１１２やサポートピン１１４の配列は、開口１２８，１２９内に挿通されている。なお、図２及び図３では示されていないが、隔壁１２６の下面の位置は平面壁１２２及び屈曲壁１２４の下端から僅かに上方に位置しており、隔壁１２６と他方のドライバ基板１０２の上側回路面との間には空間が確保されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
他方のドライバ基板１０２（図１では下方に配置）には、一対の出力コネクタ１０８が実装されている他、図示しない各種のチップ部品が実装されている。出力コネクタ１０８は、回路面上で絶縁部材１２０の外側、つまり一方のドライバ基板１０４とは絶縁部材１２０を隔てた位置に配置されている。ドライバ基板１０２の縁部及び屈曲壁１２４のクランク形状により、回路面上では出力コネクタ１０８の実装範囲と絶縁部材１２０の設置範囲とが互いに干渉しないものとなっている。なお、出力コネクタ１０８の用途についてはさらに後述する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図４は、ゲートドライバ１００の実装例を示す分離斜視図である。ゲートドライバ１００は、駆動対象であるＩＧＢＴモジュール１３０に実装した状態で半導体素子（ＩＧＢＴ）を駆動することができる。ＩＧＢＴモジュール１３０には、各種の接続端子１３２，１３４，１３６が設けられており、ゲートドライバ１００は、例えば接続端子１３６にドライバ基板１０２の下面端子（図示していない）を圧着した状態で実装されるものとなっている。また、ＩＧＢＴモジュール１３０の長手方向で片側に位置する接続端子１３２にはバスバー等の主導体（＋／−）が接続され、もう片側の接続端子１３４には半導体素子間の中点用導体が接続されるものとなっている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
一方、ゲートドライバ１００とＩＧＢＴモジュール１３０との関係では、ゲートドライバ１００の実装状態において入力側回路ＰＩの近傍に接続端子１３２が位置しており、これにバスバーが接続されることも加味すると、本来であれば入力側回路ＰＩと接続端子１３２（接続状態のバスバー）との間には相応の空間距離が確保されている必要がある。この場合、既定の実装領域内にゲートドライバ１００を実装しようとすると、ドライバ基板１０４を図示の状態よりも高さ方向に大きく離して配置しなければならなくなる。しかし、そのような高さにドライバ基板１０４を配置してしまうと、やはりゲートドライバ１００全体の実装高さが極端に高くなってしまうという問題が発生する。なお、入力側回路ＰＩをドライバ基板１０４の中央寄りに配置することは、基板面積の制約から困難であるし、そうかといって入力側回路ＰＩを反対側に配置したとしても、今度は別の接続端子１３４との絶縁距離が取れなくなるという問題が発生する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
〔並列駆動例１〕
これにより、ゲートドライバ１００のゲート駆動回路１４１，１４２は、出力コネクタ１０８の外部出力端子から中継配線１５２を通じて中継コネクタ１０７の中継端子に駆動信号を外部出力することにより、これを用いて中央のＩＧＢＴモジュール１３０とともに両側各１台のＩＧＢＴモジュール１３１の各半導体素子Ｑ１，Ｑ２を並列に駆動することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
したがって、比較例のゲートドライバ１０で絶縁距離Ｉｄ２，Ｉｄ３を充分な水準にするためには、上記のように一方のドライバ基板１０４を他方のドライバ基板１０２から規格要件を満たす空間距離の高さまで移動させて配置する必要があり、その場合はゲートドライバ１０全体の実装高さ（容積）が拡大してしまうことになる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
すなわち、ドライバ基板２０４は平面視で変形したＨ形状をなしており、出力コネクタ１０８の配置がＩＧＢＴモジュール１３０，１３１の連結方向（横方向）に揃えられている。また、両側各１台のＩＧＢＴモジュール１３１に実装される中継基板１５０についても、ＩＧＢＴモジュール１３０，１３１の連結方向に中継コネクタ１０７，１０９の配置が揃えられている。なお、図１１にはＩＧＢＴモジュール１３３が示されていないが、図８と同様に別のＩＧＢＴモジュール１３３が連結されていてもよい。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
また、実施形態では、ゲートドライバ１００，２００が２枚のドライバ基板１０２，１０４，２０２，２０４を有する例で説明したが、ドライバ基板が３枚以上であってもよく、この場合はドライバ基板の対向する回路面同士の間（２箇所以上）にそれぞれ隔壁１２６を配置することができるし、複数枚となった隔壁１２６が絶縁部材１２０として一体成形されていてもよい。また、ドライバ基板が１枚だけの構成を採用してもよく、この場合、１枚のドライバ基板の周縁が絶縁部材１２０で囲まれた構成とし、その下面を覆う隔壁を設けなくてもよい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
出力コネクタ１０８の配置は、例えば図１１の別実施形態の位置からさらに下方に寄せたものとし、入力コネクタ１１０の両側に配置してもよい。この場合、ドライバ基板１０４及び絶縁部材１２０の形状は平面視でＴ字形状とすることができる。