(57)【要約】【課題】本発明は、電力用半導体素子内部の配線に依存するインダクタンスを低減し、通電に伴い生じる温度上昇を効率良く抑制できる小型化したインバータ装置を提供することにある。【解決手段】直流電源の正極が印加された正極端子３８は、正側導体５１、第１の導体２７、ＩＧＢＴ１９１Ａ〜１９１Ｄ及びダイオード２０１Ａ〜２０１Ｃ、交流出力導体２９を順次に介し、負極が印加された負極端子３９は、負側導体３０、ＩＧＢＴ１９２Ａ〜１９２Ｄ及びダイオード２０２Ａ〜２０２Ｃ、第２の導体２８、交流出力導体２９を順次に介すように電気的に接続し、冷却器２４は、上面が絶縁樹脂シート２５に覆われ、その上面に素子等を実装することにより冷却する電力用半導体素子。【選択図】      図１
2007042796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換するインバータ装置に実装される素子であって、
冷却機構と、
前記冷却機構の上面を覆う第１の絶縁部と、
前記第１の絶縁部の上に設けた第１の導体と、
前記第１の絶縁部の上に設けた第２の導体と、
前記第１の導体の上に設けた第１の半導体チップと、
前記第２の導体の上に設けた第２の半導体チップと、
前記直流電力の正極を印加する正極端子と、
前記第１の導体及び前記第２の導体の間に設け、前記第１の導体及び前記正極端子と電気的に接続した正側導体と、
前記直流電力の負極を印加する負極端子と、
前記正側導体の上に設け、前記負極端子及び前記第２の半導体チップと電気的に接続した負側導体と、
前記交流電力を出力する交流出力端子と、
前記正側導体の上に設け、前記交流出力端子、前記第１の半導体チップ、及び前記第２の導体と電気的に接続した交流出力導体と、
前記負側導体及び前記交流出力導体の間に挟まれる部位を有し、前記負側導体及び前記交流出力導体と前記正側導体との間に設けた第２の絶縁部と
を有することを特徴とする電力用半導体素子。
【請求項２】
前記第２の絶縁部の前記部位は、
凸状であること
を有することを特徴とする請求項１に記載の電力用半導体素子。
【請求項３】
直流電力を交流電力に変換するインバータ装置に実装される素子であって、
冷却機構と、
前記冷却機構の上面を覆う第１の絶縁部と、
前記第１の絶縁部の上に設けた第１の導体と、
前記第１の絶縁部の上に設けた第２の導体と、
前記第１の導体の上に設けた第１の半導体チップと、
前記第２の導体の上に設けた第２の半導体チップと、
前記交流電力を出力する交流出力端子と、
前記第１の導体及び前記第２の導体の間に設け、前記交流出力端子、前記第１の半導体チップ、及び前記第２の導体と電気的に接続した交流出力導体と、
前記直流電力の正極を印加する正極端子と、
前記交流出力導体の上面を覆う第２の絶縁部と、
前記第２の絶縁部の上に設け、前記正極端子及び前記第１の導体と電気的に接続した正側導体と、
前記直流電力の負極を印加する負極端子と、
前記正側導体の上面を覆う第３の絶縁部と、
前記第３の絶縁部の上に設け、前記負極端子及び前記第２の半導体チップと電気的に接続した負側導体と
を有することを特徴とする電力用半導体素子。
【請求項４】
直流電力を交流電力に変換するインバータ装置に実装される素子であって、
冷却機構と、
前記冷却機構の上面を覆う第１の絶縁部と、
前記第１の絶縁部の上に設けた第１の導体と、
前記第１の絶縁部の上に設けた第２の導体と、
前記第１の導体の上に設けた第１の半導体チップと、
前記第２の導体の上に設けた第２の半導体チップと、
前記交流電力を出力する交流出力端子と、
前記第１の導体及び前記第２の導体の間に設け、前記交流出力端子、前記第１の半導体チップ及び前記第２の導体と電気的に接続した交流出力導体と、
前記直流電力の正極を印加する正極端子と、
前記交流出力導体の上の前記第１の導体側に位置し、前記冷却機構の上面に対して垂直方向の平面を有し、前記正極端子及び前記第１の導体と電気的に接続した正側導体と、
前記直流電力の負極を印加する負極端子と、
前記交流出力導体の上の前記第２の導体側に位置し、前記正側導体の有する前記平面に対向するように設けた平面を有し、前記負極端子及び前記第２の半導体チップと電気的に接続した負側導体と、
前記交流出力導体と前記負側導体及び前記正側導体との間に設けた第２の絶縁部と、
前記正側導体及び前記負側導体の各々に有する前記平面の間に設けたコンデンサと
を有することを特徴とする電力用半導体素子。
【請求項５】
直流電力を交流電力に変換するインバータ装置に実装される素子であって、
冷却機構と、
前記冷却機構の上面を覆う第１の絶縁部と、
前記直流電力の正極を印加する正極端子と、
前記第１の絶縁部の上に設け、前記正極端子と電気的に接続した正側導体と、
前記正側導体の上に設けた第１の半導体チップと、
前記交流電力を出力する交流出力端子と、
前記第１の絶縁部の上に設け、前記交流出力端子及び前記第１の半導体チップと電気的に接続した交流出力導体と、
前記交流出力導体の上に設けた第２の半導体チップと、
前記直流電力の負極を印加する負極端子と、
前記交流出力導体の上に設け、前記負極端子及び前記第２の半導体チップと電気的に接続した負側導体と、
前記負側導体と前記交流出力導体との間に設けた第２の絶縁部と
を有することを特徴とする電力用半導体素子。
【請求項６】
前記交流出力端子と前記交流出力導体とを一体形成し、
前記正極端子と前記正側導体とを一体形成し、
前記負極端子と前記負側導体とを一体形成すること
を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力用半導体素子。
【請求項７】
前記正極端子及び前記負極端子は、互いに対向する平面を有し、
前記正極端子及び前記負極端子の各々に有する前記平面の間に挟まれる第４の絶縁部を有し、
前記正極端子と前記正側導体とは一体形成し、
前記負極端子と前記負側導体とは一体形成すること
を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力用半導体素子。
【請求項８】
直流電力を交流電力に変換するインバータ装置に実装される素子であって、
冷却機構と、
前記冷却機構の上面を覆う第１の絶縁部と、
前記第１の絶縁部の上に設けた第１の導体と、
前記第１の絶縁部の上に設けた第２の導体と、
前記第１の導体の上に設けた第１の半導体チップと、
前記第２の導体の上に設けた第２の半導体チップと、
前記交流電力を出力する交流出力端子を有し、前記第１の導体及び前記第２の導体の間に設け、前記第１の半導体チップ及び前記第２の導体と電気的に接続した交流出力導体と、
前記交流出力導体の上の前記第２の導体側に位置し、前記冷却機構の上面に対して垂直方向の平面を有し、上端に前記直流電力の負極を印加する負極端子を有し、前記第２の半導体チップと電気的に接続した負側導体と、
前記負側導体の有する前記平面に対向する平面を有し、上端に前記直流電力の正極を印加する正極端子を有し、前記第１の導体と電気的に接続した正側導体と、
前記交流出力導体と前記負側導体及び前記正側導体との間に設け、前記負側導体及び前記正側導体の各々に有する前記平面の間に挟まれる部位を有する第２の絶縁部と
を有することを特徴とする電力用半導体素子。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電力用半導体素子を２つ有し、
前記交流電力は、単相交流電力であって、前記直流電力を前記単相交流電力に変換すること
を特徴とするインバータ装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電力用半導体素子を３つ有し、
前記交流電力は、三相交流電力であって、前記直流電力を前記三相交流電力に変換すること
を特徴とするインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップで構成する電力用半導体素子及びこれを利用したインバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、例えば電気自動車では、インバータ装置の小型化、高信頼性化が要求されている。インバータ装置の小型化、高信頼性化を図るためには、インバータ主回路のパワー半導体チップを効率良く利用することが不可欠である。すなわち、パワー半導体チップの電圧、電流などの通電定格の許容上限値にできるだけ近い値まで通電するとともに、通電に伴い生じる温度上昇を効率良く抑制することが望ましい。
【０００３】
通電に伴う温度上昇を抑制するためには、冷却機構を装備する必要がある。この冷却機構は通常大きな容積を必要とし、インバータ装置の大きさを支配する最大の要因である。そのため、冷却機構をコンパクトに構成するための、様々な構成や構造が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
また、外部接続端子の各端子のベース板を垂直方法に積み重ねる立体構造とすることによってベース板の面積を小さくでき、ベース板の周囲を囲む枠板を小型化することが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２００３−１５３５５４号公報
【特許文献２】特開２００３−１９７８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したインバータ装置には次のような課題がある。
【０００６】
パワー半導体チップは、実際にはパワー半導体チップの製造ばらつきや外部回路要因などのため、通電電流・電圧に安全マージンを加味した装置構成とする必要がある。
【０００７】
外部回路要因として、回路インダクタンスによって発生するスイッチングサージ電圧がある。半導体チップに印加できる最大電圧からサージ電圧分を差し引いた値が実際に通電できる電圧になるので、発生サージ電圧を小さく抑制すれば、実際に通電できる電圧が大きくなる。素子のターンオフ時のスイッチングサージ電圧ΔＶ（単位Ｖ）は、回路インダクタンスをＬ（単位Ｈ）、電流変化率をｄｉ／ｄｔ（単位Ａ／ｓ）とすると、
ΔＶ＝−Ｌ・ｄｉ／ｄｔ…（１）
で表される。素子はスイッチング速度向上を指向しており、電流変化率を抑制することは好ましくないので、配線のインダクタンスＬを低減することが重要である。回路インダクタンス低減のためには、電力用半導体素子の内部配線、直流回路の平滑コンデンサの内部配線、およびコンデンサから電力用半導体素子に至る外部配線に依存するインダクタンスを小さくする必要がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、電力用半導体素子内部の配線に依存するインダクタンスを低減し、通電に伴い生じる温度上昇を効率良く抑制できる小型化したインバータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の観点に従ったシステムは、直流電力を交流電力に変換するインバータ装置に実装される素子であって、冷却機構と、前記冷却機構の上面を覆う第１の絶縁部と、前記第１の絶縁部の上に設けた第１の導体と、前記第１の導体の上に設けた第１の半導体チップと、前記第１の絶縁部の上に設けた第２の導体と、前記第２の導体の上に設けた第２の半導体チップと、前記直流電力の正極を印加する正極端子と、前記第１の導体及び前記第２の導体の間に設け、前記第１の導体及び前記正極端子と電気的に接続した正側導体と、前記直流電力の負極を印加する負極端子と、前記正側導体の上に設け、前記負極端子及び前記第２の半導体チップと電気的に接続した負側導体と、前記交流電力を出力する交流出力端子と、前記正側導体の上に設け、前記交流出力端子、前記第１の半導体チップ、及び前記第２の導体と電気的に接続した交流出力導体と、前記負側導体及び前記交流出力導体の間に挟まれ、長手方向に連なる垂直方向に伸びた凸部を有し、前記負側導体及び前記交流出力導体と前記正側導体との間に設けた第２の絶縁部とを備えた構成である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電力用半導体素子内部の配線に依存するインダクタンスを低減し、通電に伴い生じる温度上昇を効率良く抑制できる小型化したインバータ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
図１３を参照して、各実施形態に係るインバータ装置の回路について説明する。
【００１３】
各実施形態の電力用半導体素子は、図１３に示すように、回路１０と等価の回路構成となっている。
【００１４】
回路１０は、ＩＧＢＴ(insulated gate bipolar transistor)１９１，１９２と、ダイオード２０１，２０２とからなる。
【００１５】
回路１０は、直流電源１から供給される直流電力の正極及び負極を正極端子３８及び負極端子３８にそれぞれ印加し、コンデンサ４を利用して、ＩＧＢＴ１９１，１９２のそれぞれのゲートを制御することにより、交流電力に変換して、出力部２に出力する。
【００１６】
直流電力を三相交流電力に変換する場合は、３つの電力用半導体素子を使用し、図１３に示す構成とすることにより実現できる。
【００１７】
直流電力を単相交流電力に変換する場合は、２つの電力用半導体素子を使用し、図１３に示す構成のうち１つの回路１０を削除した構成とすることにより実現できる。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１及び図２を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
【００１９】
（第１の実施形態の構造）
図１は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図２は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
【００２０】
なお、各ＩＧＢＴのゲートへの配線は、省略している。以下の実施形態も同様に省略する。また、図１３と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。以下の実施形態も同様にして重複した説明を省略する。
【００２１】
本電力用半導体素子は、冷却器２４と、絶縁樹脂シート２５と、第１の導体２７と、第２の導体２８と、ＩＧＢＴ１９１Ａ〜１９１Ｄ，１９２Ａ〜１９２Ｄと、ダイオード２０１Ａ〜２０１Ｃ，２０２Ａ〜２０２Ｃと、正側導体５１と、負側導体３０と、交流出力導体２９と、正極端子３８と、負極端子３９と、交流出力端子４０と、絶縁部材５２と、これらの構成部品を電気的に接続するボンディングワイヤ３１とからなり、次のように構成されている。
【００２２】
冷却器２４は、絶縁樹脂シート２５を介して、第１の導体２７、第２の導体２８、及び正側導体５１と直接的に接着している。これにより、冷却器２４は、本電力用半導体素子の全体を冷却している。なお、冷却器２４の代わりに放熱板を用い、これに接着させてもよい。
【００２３】
第１の導体２７は、ＩＧＢＴ１９１Ａ〜１９１Ｄを４並列に接続して、１列に配置し、ダイオード２０１Ａ〜２０１Ｃを３並列に接続して、１列に配置している。
【００２４】
第２の導体２８は、ＩＧＢＴ１９２Ａ〜１９２Ｄを４並列に接続して、１列に配置し、ダイオード２０２Ａ〜２０２Ｃを３並列に接続して、１列に配置している。
【００２５】
正極端子３８は、直流電源１から供給される直流電力の正極を印加するために、直流電源との接続をするための端子である。
【００２６】
負極端子３９は、直流電源１から供給される直流電力の負極を印加するために、直流電源との接続をするための端子である。
【００２７】
交流出力端子４０は、交流電力の供給先である例えば交流負荷などとの接続をするための端子である。
【００２８】
正側導体５１は、正極端子３８に印加された直流電力の正極を受け、他の素子及び導体などと接続するための導体である。正側導体５１は、正極端子３８及び第1の導体２７とそれぞれ電気的に接続している。正側導体５１は、第1の導体２７と第２の導体２８との間に位置している。
【００２９】
負側導体３０は、負極端子３９に印加された直流電力の負極を受け、他の素子及び導体などと接続するための導体である。負側導体３０は、負極端子３９、ＩＧＢＴ１９２Ａ〜１９２Ｄ、及びダイオード２０２Ａ〜２０２Ｃとそれぞれ電気的に接続している。負側導体３０は、正側導体５１の上で、第２の導体２８側に位置している。
【００３０】
交流出力導体２９は、ＩＧＢＴ１９１Ａ〜１９１Ｄ，１９２Ａ〜１９２Ｄなどにより交流に変換された電力が生成される導体である。交流出力導体２９は、交流出力端子４０と電気的に接続されている。交流出力導体２９は、交流出力端子４０、第２の導体２８、ＩＧＢＴ１９１Ａ〜１９１Ｄ、及びダイオード２０１Ａ〜２０１Ｃとそれぞれ電気的に接続されている。交流出力導体２９は、正側導体５１の上で、第１の導体２７側に位置している。
【００３１】
絶縁部材５２は、負側導体３０及び交流出力導体２９と正側導体５１との間に積層することにより、これらを絶縁している。また、絶縁部材５２は、長手方向に伸びた凸状の部分により、交流出力導体２９と負側導体３０との間を絶縁している。
【００３２】
上述の構成により、次のような回路構成となっている。
【００３３】
直流電源１は、直流電力の正極及び負極を正極端子３８及び負極端子３９にそれぞれ印加する。
【００３４】
正極端子３８は、直流電力の正極が印加され、正側導体５１、第１の導体２７、ＩＧＢＴ１９１Ａ〜１９１Ｄ及びダイオード２０１Ａ〜２０１Ｃ、交流出力導体２９を順次に介すように電気的に接続されている。
【００３５】
一方、負極端子３９は、直流電力の負極が印加され、負側導体３０、ＩＧＢＴ１９２Ａ〜１９２Ｄ及びダイオード２０２Ａ〜２０２Ｃ、第２の導体２８、交流出力導体２９を順次に介すように電気的に接続されている。
【００３６】
交流出力導体２９は、上述の電気経路により、正極端子３８及び負極端子３９に印加された直流電力から交流電力を形成し、この交流電力を外部の機器などと接続するための交流出力端子４０に出力する。
【００３７】
（第１の実施形態の効果）
本実施形態によれば、構成する正側導体５１と負側導体３０とを流れる電流は、近接し、かつ向きが逆になるため、相互インダクタンスによる自己インダクタンスの相殺効果が大きくなる。よって、配線経路全体のインダクタンスを小さく抑制することができる。これにより発生サージ電圧を小さくし、通電可能電圧を大きくすることができる。
【００３８】
また、絶縁樹脂シート２５を用いて、冷却器２４と冷却する導体等の対象物とを直接的に接着することにより、接触熱抵抗を減らし、放熱効果を高めることができる。さらに、立体的な構造とすることにより小型化することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
図３及び図４を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
【００４０】
（第２の実施形態の構造）
図３は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図４は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
【００４１】
本電力用半導体素子は、図２に示す電力用半導体素子において、絶縁部材５２が絶縁部材５２Ａ及び絶縁部材５２Ｂに換わり、交流出力導体２９、負側導体３０、及び正側導体５１の配置が次に示すように変わった点以外は同じである。
【００４２】
交流出力導体２９は、第1の導体２７と第２の導体２８との間に位置している。
【００４３】
正側導体５１は、交流出力導体２９の上に位置している。
【００４４】
負側導体３０は、正側導体５１の上に位置している。
【００４５】
絶縁部材５２Ａは、交流出力導体２９と正側導体５１の間に積層することにより、これらを絶縁している。
【００４６】
絶縁部材５２Ｂは、正側導体５１と負側導体３０との間に積層することにより、これらを絶縁している。
【００４７】
（第２の実施形態の効果）
本実施形態によれば、交流出力導体２９、正側導体５１、及び負側導体３０をすべて積層構造とすることで、いずれの導体も、断面の幅を大きくすることができ、各導体の自己インダクタンスを小さくすることができる。また、これらの導体間の相互インダクタンスによる自己インダクタンスの相殺効果が大きくなることにより配線経路全体のインダクタンスを小さく抑制することができる。これらにより、配線経路全体のインダクタンスを小さく抑制することができる。
【００４８】
また、絶縁樹脂シート２５を用いて、冷却器２４と冷却する導体等の対象物とを直接的に接着することにより、接触熱抵抗を減らし、放熱効果を高めることができる。さらに、立体的な構造とすることにより小型化することができる。
【００４９】
（第３の実施形態）
図５及び図６を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
【００５０】
（第３の実施形態の構造）
図５は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図６は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
【００５１】
本電力用半導体素子は、図２に示す電力用半導体素子において、コンデンサ素子４を加え、正側導体５１、負側導体３０、交流出力導体２９、正極端子３８、負極端子３９、交流出力端子４０、絶縁部材５２の配置が次に示すように変わった点以外は同じである。
【００５２】
交流出力導体２９は、第1の導体２７と第２の導体２８との間に位置するように実装している。
【００５３】
交流出力端子４０は、交流出力導体２９と一体形成している。
【００５４】
正側導体５１は、冷却器２４の上面に対して垂直方向の平面を主体とした形状となっている。正側導体５１は、交流出力導体２９の上の第１の導体２７側に位置している。
【００５５】
正極端子３８は、正側導体５１と一体形成している。
【００５６】
負側導体３０は、正側導体５１の平面と対向するように、同じく平面を主体とした形状となっている。負側導体３０は、交流出力導体２９の上で、第２の導体２８側に位置している。
【００５７】
負極端子３９は、負側導体３０と一体形成している。
【００５８】
絶縁部材５２は、正側導体５１及び負側導体３０の各々の底面と交流出力導体２９（又は、交流出力端子４０）との間に介在し、この間を絶縁している。
【００５９】
コンデンサ素子４は、正側導体５１及び負側導体３０の各々の平面間に位置している。コンデンサ素子４は、出力する交流電力を平滑化する平滑コンデンサの役割を果たしている。
【００６０】
（第３の実施形態の効果）
本実施形態によれば、コンデンサ４を電力用半導体素子に内蔵することになるため、コンデンサ４から本電力用半導体素子に至る外部配線に依存するインダクタンスをなくすことでき、その結果、配線経路全体のインダクタンスをより小さく抑制することができる。
【００６１】
また、絶縁樹脂シート２５を用いて、冷却器２４と冷却する導体等の対象物とを直接的に接着することにより、接触熱抵抗を減らし、放熱効果を高めることができる。さらに、立体的な構造とすることにより小型化することができる。
【００６２】
（第４の実施の形態）
図７及び図８を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
【００６３】
（第４の実施形態の構造）
図７は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図８は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
【００６４】
本電力用半導体素子は、図２に示す電力用半導体素子において、交流出力導体２９及び正側導体５１を取り除き、他の部品が次に示す配置になるように変わった点以外は同じである。
【００６５】
冷却器２４は、絶縁樹脂シート２５を介して、第１の導体２７、第２の導体２８、及び正側導体５１と直接的に接着している点は、図２に示す電力用半導体素子と同じであるが、第１の導体２７と第２の導体２８とが近接して実装されている点が異なる。
【００６６】
負側導体３０は、第２の導体２８の上の第１の導体２７側に配置している。
【００６７】
絶縁部材５２は、負側導体３０と第２の導体２８との間に積層され、この間を絶縁している。
【００６８】
本電力用半導体素子の電気的な接続構成は、次のようになっている。
【００６９】
正極端子３８は、直流電力の正極が印加され、第１の導体２７、ＩＧＢＴ１９１Ａ〜１９１Ｄ及びダイオード２０１Ａ〜２０１Ｃ、第２の導体２８、交流出力端子４０を順次に介すように電気的に接続されている。
【００７０】
一方、負極端子３９は、負側導体３０、ＩＧＢＴ１９２Ａ〜１９２Ｄ及びダイオード２０２Ａ〜２０２Ｃ、第２の導体２８、交流出力端子４０を順次に介すように電気的に接続されている。
【００７１】
（第４の実施形態の効果）
本実施形態によれば、第１の導体２７と第２の導体２８を近接して配置することができるので、電力用半導体素子の体積を小さくすることができる。部品の点数が減ることで、電力用半導体素子の内部配線に依存するインダクタンスをなくすことができ、その結果、配線経路全体のインダクタンスをより小さく抑制することができる。
【００７２】
また、絶縁樹脂シート２５を用いて、冷却器２４と冷却する導体等の対象物とを直接的に接着することにより、接触熱抵抗を減らし、放熱効果を高めることができる。さらに、立体的な構造とすることにより小型化することができる。
【００７３】
（第５の実施形態）
図９及び図１０を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
【００７４】
（第５の実施形態の構造）
図９は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図１０は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
【００７５】
本電力用半導体素子は、図２に示す電力用半導体素子において、正側導体５１、負側導体３０、交流出力導体２９、正極端子３８、負極端子３９、交流出力端子４０、絶縁部材５２が次のように変わった点以外は同じである。
【００７６】
正側導体５１は、正極端子３８と一体形成している。
【００７７】
負側導体３０は、負極端子３９と一体形成している。
【００７８】
交流出力導体２９は、交流出力導体４０と一体形成している。
【００７９】
絶縁部材５２は、後述する正極端子３８と負極端子３９との間を絶縁するための部分を有している。
【００８０】
正極端子３８及び負極端子３９は、互いに対向するように上方に伸びた平面を有しており、この平面間に、絶縁部材５２の一部が挟まれ、これにより、正極端子３８と負極端子３９は絶縁されている。
【００８１】
（第５の実施形態の効果）
本実施形態によれば、正側電極３８と負側電極３９とを流れる電流は、近接しかつ向きが逆になるので、相互インダクタンスによる自己インダクタンスの相殺効果が大きくなる。また、正側電極３８及び負側電極３９が互いに対向するように平面を有することにより、近接する面積が大きくなり、自己インダクタンスの相殺効果をより大きくすることができる。その結果、配線経路全体のインダクタンスを抑制することができる。
【００８２】
また、絶縁樹脂シート２５を用いて、冷却器２４と冷却する導体等の対象物とを直接的に接着することにより、接触熱抵抗を減らし、放熱効果を高めることができる。さらに、立体的な構造とすることにより小型化することができる。
【００８３】
（第６の実施の形態）
図１１及び図１２を参照して、本実施形態に係る電力用半導体素子について説明する。
【００８４】
（第６の実施形態の構造）
図１１は、本電力用半導体素子の構造を示す立体図である。図１２は、本電力用半導体素子を構成する部品毎に分解した分解図である。
【００８５】
本電力用半導体素子は、図２に示す電力用半導体素子において、正側導体５１、負側導体３０、交流出力導体２９、正極端子３８、負極端子３９、交流出力端子４０、絶縁部材５２が次のように変わった点以外は同じである。
【００８６】
交流出力導体２９は、第1の導体２７と第２の導体２８との間に位置するように実装している。
【００８７】
交流出力端子４０は、交流出力導体２９と一体形成している。
【００８８】
正側導体５１は、冷却器２４の上面に対して垂直方向の平面を主体とした形状となっている。正側導体５１は、交流出力導体２９の上で、第１の導体２７側に位置している。
【００８９】
正極端子３８は、正側導体５１の上端に位置するように一体形成している。
【００９０】
負側導体３０は、正側導体５１の平面と対向するように、同じく平面を主体とした形状となっている。負側導体３０は、交流出力導体２９の上で、第２の導体２８側に位置している。
【００９１】
負極端子３９は、負側導体３０の上端に位置するように一体形成している。
【００９２】
絶縁部材５２は、正側導体５１と負側導体３０との間に挟まれる部位と、正側導体５１及び負側導体３０の各々の底部と交流出力導体２９との間に挟まれる部位と、正側導体５１及び負側導体３０の各々の側面と交流出力端子４０との間に挟まれる部位から形成されている。
【００９３】
絶縁部材５２は、正側導体５１、負側導体３０、交流出力導体２９（又は、交流出力端子４０）の各々の相互間を絶縁する。
【００９４】
（第６の実施形態の効果）
本実施形態によれば、電流の流れは、正側導体５１及び負側導体３０の上下方向となり、各々の導体を通過する断面の幅が水平方向となるため大きくなる。これにより、正側導体５１と負側導体３０の自己インダクタンスを小さくすることができる。また、正側導体５１と負側導体３０との相互インダクタンスによる相殺効果もより大きくなり、その結果、配線経路全体のインダクタンスをより小さく抑制することができる。
【００９５】
また、絶縁樹脂シート２５を用いて、冷却器２４と冷却する導体等の対象物とを直接的に接着することにより、接触熱抵抗を減らし、放熱効果を高めることができる。さらに、立体的な構造とすることにより小型化することができる。
【００９６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００９７】
例えば、各実施形態において、ＩＧＢＴ及びダイオードを実装する個数はいくつであってもよい。半導体チップは、大容量化したものを選択すると寿命が短くなる。しかし、あまり小容量化のものを選択すると、並列接続する個数を増やす必要があり、この場合、装置全体が大きくし、配線も増え、自己インダクタンスを増やす恐れがある。従って、目的や用途などにより適切に選択し、最適な電力容量等の素子を製造することができる。
【００９８】
各実施形態においては、冷却機構を冷却器としたが、放熱板であってもよい。また、放熱板の下を冷却器などで冷却する仕組みでもよい。
【００９９】
各実施形態において、絶縁部は、任意の部分を一体形成としてもよいし、適宜分割して切り離してもよい。
【０１００】
第５の実施形態で説明した正側端子と負側端子との構成は、他の実施形態に適用してもよい。外部出力端子の形状を変えることで、相互インダクタンスにより、各導体の自己インダクタンスを軽減させることができる。また、正側端子と負側端子の対向する面積は大きいほど、自己インダクタンスを軽減させる効果がある。このため、本インバータ装置を適用する対象物（例えば、電気自動車）に実装できるのであれば、この面積を大きくして相互インダクタンスによる効果をより発揮させることができる。
【０１０１】
各実施形態において、外部端子の接続位置は、作用・効果などが変わらなければ、何処に位置してもよい。正側導体、負側導体及び交流導体は、インダクタンスを減らす効果のある構成などを変えなければ、各実施形態の構成に拘束される必要はない。
【０１０２】
各実施形態において、正極端子３８、負極端子３９、及び交流出力端子４０などの外部端子は、直流電源１や交流電力の供給先などとの配線をし易くするために、穴が空けたり、ネジ状の取り付け部を有したり、その他の特別な形状を有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電力用半導体素子の構成を示す立体図。
【図２】第１の実施形態に係る電力用半導体素子の構成を示す分解図。
【図３】第２の実施形態に係る電力用半導体素子の構成を示す立体図。
【図４】第２の実施形態に係る電力用半導体素子の構成を示す分解図。
【図５】第３の実施形態に係る電力用半導体素子の構成を示す立体図。
【図６】第３の実施形態に係る電力用半導体素子の構成を示す分解図。
【図７】第４の実施形態に係る電力用半導体素子の構成を示す立体図。
【図８】第４の実施形態に係る電力用半導体素子の構成を示す分解図。
【図９】第５の実施形態に係る電力用半導体素子の構成を示す立体図。
【図１０】第５の実施形態に係る電力用半導体素子の構成を示す分解図。
【図１１】第６の実施形態に係る電力用半導体素子の構成を示す立体図。
【図１２】第６の実施形態に係る電力用半導体素子の構成を示す分解図。
【図１３】各実施形態に係るインバータ装置の回路構成を示す回路図。
【符号の説明】
【０１０４】
１…直流電源、２…出力部、４…コンデンサ、１０…電力用半導体素子、２４…冷却器、
２５…絶縁樹脂シート、２７…第１の導体、２８…第２の導体、２９…交流出力導体、
３０…負側導体、３１…ボンディングワイヤ、３８…正極端子、３９…負極端子、
４０…交流出力端子、５１…正側導体、５２…絶縁部材、
１９１Ａ〜１９１Ｄ，１９２Ａ〜１９２Ｄ…ＩＧＢＴ、
２０１Ａ〜２０１Ｃ，２０２Ａ〜２０２Ｃ…ダイオード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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