(57)【要約】【課題】第１端子および第２端子の間の導電ループのインダクタンスの値が低減されることを可能にする電気相互接続装置を提示する。【解決手段】本発明の電気相互接続装置は、第１端子、第２端子、および平行な上部表面および下部表面を含む絶縁基板、上部表面と接触して配置され電流経路および電子部品を接続するためのパッドを含み第１導電面を形成する第１層、および第１端子と第２端子との間の、経路を含みインダクタンスを有する導電ループを含む。この装置は導電ループのインダクタンスを低減する手段を含み、低減手段は下部表面と接触して配置される第２導電層を含み、第２導電層は第１導電面と平行な第２導電面を形成し、および２つの導電面の間に電気リンクを含み、第１端子は第１導電面に接続され、第２端子は第２導電面に接続される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの電子部品（１２）を電力供給装置に電気的に相互接続するための装置（１４）であって、以下を含むようなものであり：
・第１端子（２４）、第２端子（２６）、および第１端子（２４）と第２端子（２６）との間の導電ループ（４２）、
・実質的に平行である上部面表面（３２）および下部面表面（３４）を含む絶縁基板（２８）、
・絶縁基板の上部表面（３２）と接触して配置され、電流経路（３８）および電子部品または各電子部品（１２）を接続するためのパッド（４０）を含み、第１導電面（Ｐ１）を形成する第１導電層（３６）、
導電ループ（４２）は経路（３８）を含み、インダクタンス（Ｌ）を有し、
導電ループのインダクタンス（Ｌ）を低減する手段を含み、低減手段は絶縁基板（２８）の下部表面（３４）と接触して配置される第２導電層（４４）を含み、第２導電層（４４）は第１導電面（Ｐ１）と実質的に平行な第２導電面（Ｐ２）を形成し、第２導電層（４４）は、第１面（Ｐ１）の法線方向に、第１導電層（３６）を実質的に転置したものであり、および２つの導電面（Ｐ１、Ｐ２）の間に電気リンク（４８）を含み、第１端子（２４）は第１導電面（Ｐ１）に接続され、第２端子（２６）は第２導電面（Ｐ２）に接続され、電流が２つの平行な導電面（Ｐ１、Ｐ２）の中を電気リンク（４８）を通って第１端子（２４）から第２端子（２６）へと流れることができるようにし、第２面内を電流が流れる方向（ｌ２）は第１面内の電流の方向（ｌ１）と反対であり、
電子部品または各電子部品（１２）を対応する経路（３８）に接続するための少なくとも一つのプレート（５１）をさらに含み、接続プレート（５１）は、実質的に平行である上部面表面（６４）、下部面表面（６６）、および下部表面（６６）に接して配置される導電層（６８）を含み、前記導電層（６８）は追加の導電面（Ｐ３）を形成し、追加面（Ｐ３）は第１および第２導電面（Ｐ１、Ｐ２）に平行であり、追加面内の電流の方向（ｌ３）は第１面の電流の方向（ｌ１）と同じである、
ことを特徴とする装置（１４）。
【請求項２】
実質的に平行である上部面表面（３２）および下部面表面（３４）を含む第２絶縁基板（３０）、および第２絶縁基板（３０）の上部表面（３４）に接触して配置される第３導電層（４６）をさらに含み、第３導電層（４６）は第２導電層（４４）に固定され、かつ電気的に接続され、第２および第３導電層（４４、４６）は第２導電面（Ｐ２）を形成する、請求項１に記載の装置（１４）。
【請求項３】
絶縁基板（２８、３０）の数が２である、請求項２に記載の装置（１４）。
【請求項４】
第２絶縁基板（３０）の下部表面（３４）に接して配置される第４導電層（５０）を含み、第４導電層（５０）は接地された固定基部（５２）に固定されることができ、かつ電気的に接続されることができる、請求項２または３に記載の装置（１４）。
【請求項５】
第１端子（２４）および第２端子（２６）は基板（２８、３０）の同じ側、電気リンク（４８）の反対側に接続される、請求項１から４の何れか一項に記載の装置（１４）。
【請求項６】
電気リンク（４８）が絶縁基板（２８、３０）のまたは各絶縁基板（２８、３０）の外側に配置される、請求項１から５の何れか一項に記載の装置（１４）。
【請求項７】
電気リンク（４８）は予備成形された、好ましくは銅で作られた、金属板の形態である、請求項６に記載の装置（１４）。
【請求項８】
第１端子（２４）および第２端子（２６）の各々は、基板から別個に伸びたベアリングプレート（５４）を含み、第１および第２端子のベアリングプレート（５４）は部分的に互いに実質的に平行であり、装置（１４）はベアリングプレート（５４）の間に配置される電気絶縁体（５８）をさらに含む、請求項１から７の何れか一項に記載の装置（１４）。
【請求項９】
第１導電層（３６）が少なくとも２つの電子部品を接続するためのパッドを含み、パッドは２つの電子部品（１２）の間の間隔が３ｍｍを超えるように、好ましくは５ｍｍ以上であるように配置される、請求項１から８の何れか一項に記載の少なくとも２つの電子部品（１２）を電力供給装置と相互接続するための装置（１４）。
【請求項１０】
電力供給装置に接続されることができ、少なくとも１つの電子部品（１２）、および電子部品または各電子部品（１２）を電力供給装置と相互接続する装置（１４）を含むような電子システム（１０）であって、相互接続装置（１４）が請求項１から９の何れか一項に記載の装置であることを特徴とする、電子システム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一つの電子部品を電力供給装置に電気的に相互接続するための装置に関し、この装置は以下を含むようなものである：
・第１端子、第２端子、および第１端子と第２端子との間の導電ループ、
・実質的に平行である上部面表面および下部面表面を含む絶縁基板、
・絶縁基板の上部表面と接触して配置され、電流が流れるための経路および電子部品または各電子部品を接続するためのパッドを含み、電流の第１導電面を形成する第１導電層、
導電ループは経路を含み、インダクタンスを有する。
【０００２】
本発明は、少なくとも一つの電子部品およびそのような相互接続装置を含む、電力供給装置に接続されるのに適合した電子システムにも関する。
【背景技術】
【０００３】
上述のタイプの電気相互接続装置が知られている。電気相互接続装置は、上部面表面および下部面表面（これらの表面は実質的に平行である）を含む絶縁基板と、基板の上部表面に配置され電流が流れるための経路を有する導電層とを含む。第１および第２端子は基板の上部表面の両端に配置され、導電層に接続される。相互接続装置の第１端子および第２端子の間の導体が導電ループを形成する。基板はセラミックスで作られ、相互接続装置によって支持される電圧は１２００Ｖから１００００Ｖの間である。
【０００４】
しかしながら、そのような電気相互接続装置の第１端子と第２端子との間の導電ループは、３０ｎＨ以上の、高い値のインダクタンスを有する。この寄生インダクタンスは、部品のスイッチングの遅延を要するサージおよびオシレーションをもたらし、結果的に、使用されるそのような部品の迅速なスイッチング特性を妨げる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、部品の迅速なスイッチングが可能となるように、第１端子および第２端子の間の導電ループのインダクタンスの値が低減されることを可能にする電気相互接続装置を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このために、本発明の目的は上述のタイプの電気相互接続装置であり、導電ループのインダクタンスを低減する手段をさらに含み、低減手段は絶縁基板の下部表面と接触して配置される第２導電層を含み、第２導電層は電流が第１導電面と実質的に平行な第２導電面を形成し、第２導電層は、第１面に垂直な方向に、第１導電層を実質的に転置したものであり、および２つの導電面の間に電気リンクをさらに含み、第１端子は第１導電面に接続され、第２端子は第２導電面に接続され、電流が２つの平行な導電面の中をまたは電気リンクを介して第１端子から第２端子へと流れることができるようにし、第２面内を電流が流れる方向は第１面内の電流の方向と反対である。
【０００７】
他の実施形態によれば、電気相互接続装置は、別個にまたは技術的に可能な任意の組み合わせに従って、一つまたは幾つかの下記の特性を有する。
・装置は、実質的に平行である上部面表面および下部面表面を含む第２絶縁基板、および第２絶縁基板の上部表面に接触して配置される第３導電層をさらに含み、第３導電層は第２導電層に固定され、かつ電気的に接続され、第２および第３導電層は第２導電面を形成し、
・絶縁基板の数は二つであり、
・装置は第２絶縁基板の下部表面に接して配置される第４導電層を含み、第４導電層は接地された固定基部に固定されることができ、かつ電気的に接続されることができ、
・第１端子および第２端子は基板の同じ側、電気リンクの反対側に接続され、
・電気リンクは絶縁基板のまたは絶縁基板の各々の外部に配置され、
・電気リンクは予備成形された、好ましくは銅で作られた、金属板の形態であり、
・第１端子および第２端子の各々は、基板から別個に伸びたベアリングプレートを含み、第１および第２端子のベアリングプレートはある程度互いに実質的に平行であり、装置はベアリングプレートの間に配置される電気絶縁体をさらに含み、
・装置は、電子部品をまたは各電子部品を対応する導体に接続する少なくとも一つのプレートをさらに含み、接続プレートは、実質的に平行である上部面平面、下部面平面、および下部表面と接触して配置される導電層を含み、前記導電層は追加の導電面を形成し、追加面は第１および第２導電面に平行であり、追加面内の電流の方向は第１面の電流の方向と同じであり、第１導電層は少なくとも２つの電子部品を接続するためのパッドを含み、パッドは２つの電子部品の間の間隔が３ｍｍを超えるように、好ましくは５ｍｍ以上であるように配置される。
【０００８】
本発明の他の目的は、電力供給装置に接続されることができ、少なくとも一つの電子部品、および電子部品または各電子部品を電力供給装置と相互接続する装置を含み、相互接続装置は上述のようなものであるタイプの電子システムである。
【０００９】
これらの特性および本発明の利点は、例示としてのみ提供され、かつ添付される図面を参照して与えられる以下の記述を読むことによって明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】複数の電子部品および電子部品を相互接続する装置を含む、本発明による電子システムの概略的な斜視図である。
【図２】部品に電気的に接続する追加の基板を有する、図１の電子システムの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１において、電力供給装置（図示されない）に接続されることができる電子システム１０は、複数の電子部品１２および電子部品と電力供給装置とを相互接続する装置１４を含む。
【００１２】
電子システム１０は、例えば、ある電流から他の電流への静止形コンバータである。図１の例示的実施形態において、電子システム１０はＤＣバス（図示されない）を流れる直流からＡＣバス（図示されない）を流れる交流へのコンバータである。直流／交流コンバータ１０はインバータとしても知られる。
【００１３】
他の方法として電子システムは、整流器としても知られる、直流コンバータに対する代替物である。さらに他の方法として、電子システムは電流および電圧両方向直流／交流コンバータであり、電流はＤＣバスからＡＣバスへと流れることができ、ＡＣバスからＤＣバスへと流れることもできる。
【００１４】
さらに他の方法として、電子システムはＤＣ／ＤＣコンバータ、またはＡＣ／ＡＣコンバータである。
【００１５】
各電子部品１２は、図２に示されるように、実質的に平行である上部表面１８および下部表面２０を含む。各電子部品１２は、図１から明らかなように、相互接続装置に接続される電極２２を含む。各電子部品１２は、その下部表面２０上に単一の電極２２を、およびその上部表面１８上に一つ以上の電極を含む。
【００１６】
電子部品１２は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であり、したがってその上部表面１８上に２つの電極２２を含む。さらに、電子部品１２は例えばダイオードであり、したがってその上部表面１８上に単一の電極２２を含む。図１の例示的実施形態において、電子システムは１０個のＩＧＢＴと８個のダイオードを含む。
【００１７】
相互接続装置１４は、ＤＣバスに接続されることができる第１端子２４および第２端子２６を含む。相互接続装置１４は、ＡＣバスに接続されることができるフェイス端子２７を含む。図１の例示的実施形態において、電子システム１０はインバータであり、電力供給装置はＤＣバスに接続される直流電圧源である。
【００１８】
相互接続装置１４は、第１絶縁基板２８および第２絶縁基板３０を含む。各絶縁基板２８、３０は、実質的に平行である上平面表面３２および下平面表面３４を含む。
【００１９】
電気相互接続装置１４は、第１絶縁基板２８の上表面に接触して配置され、電流経路３８および電子部品を接続するためのパッド（図示されない）を含む第１導電層３６を含む。パッドは電子部品の下部表面２０の電極と接触する。第１導電層３６は、図２に示されるように、第１導電面Ｐ１を形成する。
【００２０】
相互接続装置１４は、第１端子２４および第２端子２６の間の導電ループ４２を有し、導電ループ４２は導体３８を含み、インダクタンスＬを有する。
【００２１】
相互接続装置１４は、本発明による、導電ループのインダクタンスＬを低減するための手段を含み、低減手段は第１面Ｐ１に平行な第２導電面Ｐ２を含む。
【００２２】
図１および２の例示的実施形態において、低減手段は第２導電層４４、および第２導電層４４に固定され、かつ電気的に接続された第３導電層４６を含み、第２および第３導電層４４および４６は第２導電面Ｐ２を形成する。
【００２３】
インダクタンス低減手段は、第１導電面Ｐ１と第２導電面Ｐ２との間に電気リンク４８も含む。図１および２の例示的実施形態において、電気リンク４８は第１導電面を形成する第１導電層３６と第２導電面の第３導電層４６との間に接続される。
【００２４】
さらに、相互接続装置１４は、第２絶縁基板３０の下部表面と接触して配置される第４導電層５０を含み、第４導電層５０は電気的に接地された固定基部５２（図示されない）に固定され、かつ電気的に接続される。第４導電層５０は、例えば固定基部５２とのはんだ層である。
【００２５】
電気相互接続装置１４は、図２に示されるように、対応する経路３８に電子部品の上部表面１８の電極を接続するための２つのプレート５１を含む。その代わりに、対応する経路３８への電子部品の上部表面１８の電極の接続は、接着により形成される。
【００２６】
第１端子２４は第１導電面Ｐ１に電気的に接続される。より正確には、第１端子２４は第１導電層の経路３８にはんだ付けされる。
【００２７】
第２端子２６は第２導電面Ｐ２に電気的に接続される。図１および２の例示的実施形態において、第２端子２６は第３導電層４６にはんだ付けされる。
【００２８】
第１端子２４および第２端子２６は電気リンク４８とは反対の、基板２８および３０と同じ側に接続される。
【００２９】
第１端子２４および第２端子２６は各々基板２８、３０から離れて伸びたベアリングプレート５４を含む。第１および第２端子２４、２６は各々対応するベアリングプレート５４と一体化され、電気供給装置と繋がった電力ケーブル（図示されない）の接続を可能にする接続リング５６を含む。入力および出力端子のベアリングプレート５４は部分的に実質的に互いに平行である。
【００３０】
さらに、相互接続装置１４は、入力および出力端子のベアリングプレート５４の間に配置される電気絶縁体５８を含む。
【００３１】
フェイス端子２７は基板２８、３０から離れて伸びたベアリングプレート６０を含み、接続リング６２はベアリングプレート６０と一体化している。
【００３２】
絶縁基板２８、３０は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、または酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、または窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、またはサファイアとしても知られる他の単結晶アルミナで作られる。絶縁基板２８、３０は好ましくは窒化アルミニウムで作られる。例えば、絶縁基板２８、３０、３１はミリメートルのオーダーの厚みを有する。
【００３３】
第２導電層４４は第１絶縁基板２８の下部表面に接して配置され、第３導電層４６は第２絶縁基板３０の上部表面に接して配置される。
【００３４】
第２導電層４４は、第１面Ｐ１の法線方向Ｎに第１導電層３６を実質的に転置させたものである。
【００３５】
第１導電層３６、第２導電層４４、第３導電層４６、および第４導電層５０は、対応する絶縁基板２８、３０を金属化することによって得られ、数百マイクロメートルの厚みを有する。
【００３６】
導電層３６、４４、４６、５０は例えば銅またはアルミニウムで作られる。
【００３７】
パッドは、２つの電子部品１２の間の間隔が３ｍｍよりも大きく、好ましくは５ｍｍ以上であるように配置される。
【００３８】
電気リンク４８は、絶縁基板２８、３０から外側に配置される。電気リンク４８は予備成形された金属板の形態であり、好ましくは銅で作られる。図１および２の例示的実施形態において、電気リンク４８は一方で第１導電層３６に、および他方で第３導電層４６にはんだ付けされる。
【００３９】
各接続プレート５１は、実質的に平行である上部平面表面６４、下部平面表面６６、および下部表面に接触して配置される導電層６８を含む。各接続プレート５１は、電子部品の対応する電極２２と導電層６８との間に第１接続ビーズ７０を含む。各接続プレート５１は、導電層６８と対応する導体３８との間に第２接続ビーズ７２を含む。言い換えれば、各々の第１ビーズ７０は接続プレートの導電層６８と電子部品の対応する電極２２との間に配置され、各々の第２ビーズ７２は導電層６８と対応する導体３８との間に配置される。
【００４０】
さらに、各接続プレート５１は上部表面に接触して配置される導電層７４を含む。
【００４１】
固定基部５２は、例えばセラミック−金属複合体、例えばアルミニウム内部に配置された炭化ケイ素粒子を有するアルミニウム複合体、で作られる。
【００４２】
電気絶縁体５８は、例えば入力および出力端子のベアリングプレート５４の間に配置される柔軟な絶縁材料の層である。
【００４３】
導電層６８は、追加の導電面Ｐ３を形成し、追加の面Ｐ３は第１および第２導電面Ｐ１、Ｐ２と平行である。
【００４４】
導電層７４は各電子部品１２の制御手段、前記電子部品１２が制御可能である場合、例えばそのゲート電極を介するＩＧＢＴなど、のための電気的接続面を形成する。導電層７４はその後、電気リンク（図示されない）を介して制御可能な電子部品１２の、ゲート電極などの制御電極にも接続される。
【００４５】
図１および２の例示的実施形態において、絶縁基板２８、３０の数は２に等しい。
【００４６】
その代わりに、相互接続装置１４は、第１絶縁基板２８と、第１導電層３６および第２導電層４４のみを含み、第１導電層３６は常に第１導電面Ｐ１を形成し、第２導電層４４は第１導電面Ｐ１に実質的に平行である第２導電面Ｐ２を形成する。第１端子２４は第１導電層３６に接続され、第２端子２６は第２導電層４４に接続される。この変形例によれば、電気リンク４８は一方で第１導電層３６に接続され、他方で第２導電層４４に接続される。固定基部５２は電気的に絶縁性の基部であり、第２導電層４４は接地から電気的に絶縁される。
【００４７】
本発明による電子システムの操作が図２を参照して説明される。
【００４８】
インバータ１０による直流電圧から交流電圧への変換は、その間正極端子（例えば第２端子２６）の電圧がフェイス端子２７に流れる第１段階、およびその間負極端子（例えば第１端子２４）の電圧がフェイス端子２７に流れる第２段階を交互に含む。フェイス端子に運ばれた電圧は、結果的に交流電圧である。第１および第２段階は端子２４、２６からフェイス端子２７への電流の伝導の段階である。
【００４９】
直流電圧から交流電圧への変換は、２つの連続する導電段階の間のスイッチング段階も含む。第１導電段階と第２導電段階との間の第１スイッチング段階の間、図２において矢印Ｉ１からＩ３で表されるように、電流は第２端子２６から第１端子２４へと流れる。反対に、第２導電段階と第１導電段階との間の第２スイッチング段階の間、電流は第１端子２４から第２端子２６へと流れる。
【００５０】
第１スイッチング段階の間、電流は第２導電面Ｐ２内を第１の流れ方向（矢印Ｉ１）に従って第２端子２６から電気リンク４８へと流れる。その後電流は、電気リンク４８から第１端子２４へ、第１の流れ方向とは反対の第２の流れ方向（矢印Ｉ２）に従って第１導電面Ｐ１内を、そして接続プレートの追加面Ｐ３内を流れる。追加面内の電流の方向（矢印Ｉ３）は第１面内の電流の方向（矢印Ｉ２）と同じである。
【００５１】
言い換えれば、第２端子２６から第１端子２４への第１スイッチング段階の間、電流は電気リンク４８を介して２つの平行な導電面Ｐ２、Ｐ１内を流れ、第２面Ｐ２内の電流が流れる方向は第１面Ｐ１内の電流の方向と反対であり、結果的に２つの導電面Ｐ１、Ｐ２の間に相互インダクタンスＭを生成する。
【００５２】
反対に、類推により、第１端子２４から第２端子２６への第２スイッチング段階の間、電流は電気リンク４８を通って２つの平行な導電面Ｐ１、Ｐ２内を流れ、第２面Ｐ２内の電流が流れる方向はやはり第１面Ｐ１内の電流の方向と反対であり、同様に２つの導電面Ｐ１、Ｐ２の間に相互インダクタンスＭを生成する。
【００５３】
２つの導電面Ｐ１、Ｐ２の間の相互インダクタンスＭが導電ループ４２のインダクタンスＬを低減するので、その後導電ループ４２のインダクタンスＬは、最先端の技術の相互接続装置の導電ループと比較して低い値を有する。
【００５４】
より正確には、電子部品の上部表面１８の電極が対応する経路３８に接着によって電気的に接続される場合、本発明による相互接続装置の導電ループのインダクタンスＬは以下の式を満たす。
Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２−２ｘＭ          （Ｉ）
ここで、Ｌ１は第１面Ｐ１のインダクタンスであり、Ｌ２は第２面Ｐ２のインダクタンスである。
【００５５】
比較として、最先端の相互接続装置の導電ループのインダクタンスＬｉｎｉは以下の式を満たす。
Ｌｉｎｉ＝Ｌ１
【００５６】
本発明による相互接続装置１４の導電ループのインダクタンスＬは、１０ｎＨ未満であり、例えば８ｎＨであり、したがって同じ電流および電圧の条件の下で３０ｎＨを越える値を有する最先端の相互接続装置と比較して実質的に低い。
【００５７】
さらに、入力および出力端子のベアリングプレート５４の配置（部分的に互いに平行である）もまた、相互インダクタンスの生成を可能にする。
【００５８】
電子部品１２の間の３ｍｍを越える間隔は、電子部品に起因する耐熱性を低減させる可能性があり、その結果、第２絶縁基板３０の存在に起因する耐熱性の若干の向上が補償される可能性があり、本発明による電子システムの耐熱性が最先端の電子システムのものと実質的に同じであるようにする。
【００５９】
このように、本発明による電気相互接続装置が、第１端子と第２端子との間の導電ループの寄生インダクタンスの値が低減されることを可能にすることは明白である。その結果、ループの寄生インダクタンスの低減が電子システム内のサージおよびオシレーションの低減をもたらし、電子部品の迅速なスイッチングが可能となる。
【符号の説明】
【００６０】
１０  電子システム
１２  電子部品
１４  装置
２４  第１端子
２６  第２端子
２８、３０  絶縁基板
３２  上部面表面
３４  下部面表面
３６  第１導電層
３８  経路
４０  パッド
４２  導電ループ
４４  第２導電層
４６  第３導電層
４８  電気リンク
５０  第４導電層
５１  接続プレート
５２  固定基部
５４  ベアリングプレート
５８  電気絶縁体
６４  上部面表面
６６  下部面表面
６８  導電層
Ｌ  インダクタンス
Ｐ１  第１導電面
Ｐ２  第２導電面
Ｐ３  追加面
【図１】
2012235128.tif 000003
【図２】
2012235128.tif 000004
【外国語明細書】
2012235128.tif 000005
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