[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于例如逆变器等功率转换装置的半导体装置。

背景技术

首先，主要参照图7～图10，对现有逆变器的结构进行说明。

另外，图7是现有逆变器的示意性主电路图。

此外，图8是现有的具有2个元件的逆变器模块的示意性外观图。

此外，图9是现有的具有2个元件的逆变器模块的示意性剖视图。

此外，图10是现有的具有2个元件的逆变器模块的示意性内部等效电路图。

图7所示逆变器包括：商用交流电源101；将交流转换成直流的二极管整流器模块102；大电容的电容器103；具有U相、V相及W相电极的3相电动机等负载104；以及将直流转换成交流的逆变器模块105，其具有IGBT(绝缘栅双极型晶体管)芯片106和FWD(续流二极管)芯片107等功率半导体元件。

FWD芯片107和IGBT芯片106反并联连接，逆变器模块105由将FWD芯片107和IGBT芯片106反并联连接的6臂(6个电路)构成。

通常，逆变器模块105将上下臂的2个元件作为1组，或者将6个元件作为1组。

因而，在构成逆变器的情况下，并联连接3个具有2个元件的逆变器模块来使用，或者直接使用具有6个元件的逆变器模块。

图8所示的具有2个元件的逆变器模块包括：直流的P输出电极(正侧电源电位输出电极)108和N输出电极(负侧电源电位输出电极)109、与负载侧相连接的U输出电极110、以及上下臂的IGBT芯片的栅极端子111和113、以及发射极端子112和114。

此外，图9所示的具有2个元件的逆变器模块包括：铜基底基板115；绝缘用陶瓷基板116；布线及半导体芯片连接用铜图案117、118和119；上下臂的IGBT芯片120和121；用于将IGBT芯片120和121与铜图案118和119分别进行连接的电极122和123；以及用于将铜图案117、118和119与P、U和N输出电极分别进行连接的铜电极棒124、125和126。

另外，FWD芯片(省略图示)也与IGBT芯片120和121同样地进行搭载。

如图10所示，电感器127提供上壁的集电极端子与P输出电极之间的电感L1，电感器128提供上壁的发射极端子与连接点129之间的、即铜图案118(参照图9)与铜电极棒125(参照图9)之间的电感L2，电感器130提供连接点129与下臂的集电极端子之间的电感L3，电感器131提供下臂的发射极端子与N输出电极之间的电感L4。

接着，主要参照图11，对现有逆变器的动作进行说明。

另外，图11是现有的逆变器模块的IGBT的截止波形的示意性波形图。

通常，上述逆变器电路的运行如下：以10kHz左右对IGBT进行开关。

在IGBT截止时施加于IGBT芯片的集电极端子与发射极端子之间的峰值电压V_CE(peak)(下面简单称作电压V_CE)如下式那样表示。

(数学式1)

V_CE＝Ed+(L1+L2+L3+L4)·di/dt

其中，Ed是电容器103(参照图7)的直流电压，di/dt是IGBT芯片的电流I_C的变化率(<0)的大小。

如图11所示，IGBT芯片的电压V_CE和电流I_C的波形在IGBT截止时变化较大。

即，自直流电压Ed发生变化的变化量即浪涌电压ΔV(＝V_CE-Ed)由L1至L4及di/dt的值来决定，可从(数学式1)得知，若L1至L4的值较大，则IGBT截止时施加的电压V_CE增高。

因此，对于IGBT芯片和与其反并联连接的FWD芯片，通常需要耐高压的芯片，这种芯片通常具有较大的芯片面积，从而容易造成逆变器模块的大型化以及成本的上升。

而且，若浪涌电压较高，则对外部造成的噪声较大，容易造成外部设备的误动作。

然而，若如上所述那样将铜电极棒彼此靠近，则会产生电感分量由于互感而抵消的现象。

于是，已知如下技术(例如参照专利文献1)，即，将分别与逆变器模块的P、U及N输出电极相连接的铜电极棒彼此靠近并配置于芯片的上表面，利用互感将不需要的电感分量降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4277169号说明书

发明内容

发明所要解决的技术问题