[发明专利]电力用半导体模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力用半导体模块的结构。

背景技术

转换电力的电力用半导体模块从节省能源的观点出发要求高效化。

为此，作为半导体元件，正从绝缘栅型双极型晶体管(IGBT)向使用宽带隙类电力用半导体元件(SiC、GaN)的晶体管发展。特别是使用碳化硅(SiC)的绝缘栅型晶体管，能实现高耐压及低导通电阻，因此，单极型器件能高速动作，正期待其被实用化。

对于工作过程中模块的发热，来自半导体元件的发热占其中的绝大部分。在电流流过器件时发热而产生的导通损耗、以及在器件从导通状态向截止状态过渡或从截止状态向导通状态过渡时的开关动作时所产生的开关损耗占据了半导体元件发热的绝大部分比例。

若使用如上所述由宽带隙类材料所构成的电力用半导体元件，则能大幅降低开关损耗，因此，在相同的损耗下能够进行高频动作。其结果是，能减小电抗器或电容的尺寸，能将电力转换装置构成得较小。因此，由于能大幅减小逆变器本身的容积，从而能使装置本身的结构小型集成化，因而，对其有所期待。

这里，为了实现设备的高速动作，降低从滤波电容器的电源侧通过模块各相而到达接地侧的电感将成为重要因素。若该电感值随着电源电压的升高、电流的增大、以及器件的高速化而增大，则会对器件造成不利影响。具体而言，导通时的贯通电流及截止时突然上升的电压会成为问题，最糟的情况下，会导致元件的损坏。

特别是在随着大电流化而安装多个芯片的结构中，由于封装尺寸的增大，大电流化与电感值呈相反的关系。

在专利文献1中，公开了在搭载有多个电力用半导体芯片时用于使模块实现低电感的现有技术。

图10示出了专利文献1所记载的现有的电力用半导体模块的俯视图。

在该电力用半导体模块中，为了实现大电流化而在臂内并排排列配置芯片，将母线配置于中央，采用使高侧元件组73与低侧元件组74夹住母线的结构。

将母线的正极侧内部电极71与母线的负极侧内部电极72相对配置，并采用使电流相互反向流动的结构，从而能力图实现降低电感的效果。

这样，在现有的电力用半导体模块中，通过将电流反向流动的母线靠近配置来抵消磁场，利用上述原理(互感效应)，能力图实现低电感化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2004-22960号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在上述现有的电力用半导体模块的结构中，模块尺寸较大，无法实现电感分量的充分降低。

即，由于母线的正极侧内部电极71及母线的负极侧内部电极72中有大电流流过，因此，为了降低电感，必须以较大的宽度来构成这些电极。其结果是，模块尺寸会与该母线区域相应地增大，从而会增大整个电流路径。而且，由于电感分量会随着整个电流路径的增大而增大，因此，无法获得足够的降低电感分量的效果。

本发明考虑了上述现有的问题，其目的在于提供一种能减小模块尺寸并降低布线电感的电力用半导体模块。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述问题，本发明的第一方面是一种电力用半导体模块，其特征在于，包括：

第1框架，该第1框架配置有多个第1晶体管和第1二极管；

第2框架，该第2框架配置有多个第2晶体管和第2二极管；

第1中间框架，该第1中间框架与所述第1框架相邻；

第2中间框架，该第2中间框架与所述第2框架相邻；

第3框架，该第3框架与所述第1中间框架进行电连接，配置于所述第1框架的上方；

第4框架，该第4框架与所述第2中间框架进行电连接，配置于所述第2框架的上方；

电源端子，该电源端子设置于所述第1框架的延长部上；

接地端子，该接地端子设置于所述第4框架的延长部上；以及

输出端子，该输出端子设置于所述第2框架和所述第3框架进行电连接的延长部上，

所述第1晶体管的漏极与所述第1框架相连接，

所述第1晶体管的源极和所述第1二极管的阳极通过金属的第1连接线而与所述第1中间框架相连接，

所述第2晶体管的漏极与所述第2框架相连接，

所述第2晶体管的源极和所述第2二极管的阳极通过金属的第2连接线而与所述第2中间框架相连接，

所述第1晶体管和所述第2晶体管的附近配置有栅极端子和源极端子，