JPH03195053A

JPH03195053A - インバータ装置

Info

Publication number: JPH03195053A
Application number: JP1335562A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Okawa; 克実大川; Akira Kazami; 風見　明; Susumu Ota; 太田　晋; Sumio Ishihara; 石原　純夫
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1989-12-25
Filing date: 1989-12-25
Publication date: 1991-08-26
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: JP2735912B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明はインパークの主回路とその主回路を駆動させる
駆動回路とが同一基板上に構成されたインバータ装置に
関し、特にハイパワーのインパーク装置に関Ｃる。

（口〉従来の技術従来から、パワー用の半導体素子を搭載したパワー用の
集積回路はその動作中に発生する熱放散を考慮していわ
ゆるヒートシンク（銅板）を使用する方式が多用されて
いる。この方式のパワー用の集積回路の中には回路パタ
ーンを一面に形成し、他面に銅よりなる熱伝導層を設け
たアルミナセラミック板を前記ヒートシンク（以後放熱
板と呼称する）に半田付けして一体とする型がある。

この型のパワー用集積回路は第４図に示す如く、アルミ
ナセラミックス基板（５１）の−主面に導電性のよい銅
で回路パターン（５２）を形成し、その一部であるパッ
ド部（５２’）にパワー用半導体素子（５３）をろう材
によって固着する。ところで、銅の回路パターン（５２
）は溶射法、メツキ法、メタライズ法、印刷法および蒸
着法の単独又はその組合せで形成するか、あるいは銅板
をろう付けする方法で固定し大電流の回路パターン（５
２〉が形成される。

半導体素子（５３）の電極と前記回路パターン（５２）
の一部を構成するパッド部（５２’）を導電性金属細１
１１！（６１）で接続し、前記アルミナセラミックス基
板（５１〉の他面に被着した銅からなる熱伝導層（５４
）と放熱板（５５）とを半田層によって固着していた。

斯る放熱板（５５）上には上述したパワー回路が形成さ
れたアルミナセラミックス基板（５１）が複数個固着搭
載され、各アルミナセラミックス基板（５１）上に形成
されたパッド部（５２’）を上述した細線で接続し所定
のパワー回路、例えばインバータ回路のパワ一部分を集
積回路化してパワーモジュールＩＣとして使用されてい
る。

（ハ）発明が解決しようとする課題第４図の如き、パワーモジュールＩＣではインバータ装
置のパワ一部分となる主回路のみが構成されているため
に大電流化として見ればその効果は大である。しかしな
がら、第４図のパワーモジュールでは上述した如く、イ
ンバータの主回路のみしか形成されておらずその主回路
を駆動させる駆動回路は別部品での外付となりシステム
として見れば大型となる問題がある。

また、第４図の如き、構造ではセラミックス基板を使用
するために大電流用のパターンは形成できるが小信号用
のファインパターンを形成することが困難であるため、
インバータのハイパワー用主回路と駆動回路とを同一基
板上に形成することが不可能であった。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、金
属基板と前記基板上に貼着され且つ前記基板表面を露出
させる複数の孔が設けられた絶縁薄層と前記絶縁薄層上
に形成された所望形状の導電路と前記孔で露出した前記
基板上に固着された熱抵抗比の小さいセラミックス片と
前記セラミックス片上に固着され前記導電路と接続され
たパワーインバータの主回路となる複数のパワー素子と
前記主回路を駆動させ且つ前記基板上に配置された駆動
回路となる複数の小信号回路素子とを具備したことを特
徴とする。

（＊）作用この様に本発明に依れば、金属基板上に貼着する絶縁樹
脂薄層に基板表面を露出させる孔を設け、その孔で露出
された基板上にセラミックス片を介してインバータの主
回路となるパワー素子を搭載し、他の領域上に主回路を
駆動させる複数の小信号用素子を配置することにより、
パワー素子の熱放散性を極めて向上させることができ且
つ同一基板上に小信号用素子が固着できる。その結果、
ハイパワー用の主回路と駆動回路とを一体化したインバ
ータ装置を提供することができる。

（へ）実施例以下に第１図および第２図に示した実施例に基づいて本
発明の詳細な説明する。

第１図は本発明のインバータ装置を示す平面図であり、
第２図は第１図のＩ−Ｉ断面図である。

第１図および第２図に示す如く、本発明のインバータ装
置は、金属基板（１）と、その基板−主面上に貼着され
た複数の孔（２ａ）を有した絶縁薄層（２）と、絶縁薄
層（２）上に形成された所望形状の導電路（３）と、孔
（２ａ）によって露出された基板（１）上に固着された
セラミックス片（４）と、セラミックス片（４）上に固
着されたパワー素子（５）と、導電路（３）上に固着さ
れた複数の小信号素子（６）とから構成されている。

金属基板（１）として２〜５ｗｎ厚の銅基板が用いられ
る。その銅基板の表面には銅の酸化および機械的強度を
増すために無電解メツキによってニッケルメッキ膜（１
ａ）がコーティングされている。

基板（１）の−主面に貼着される絶縁薄層（２）として
は、例えばエポキシあるいはポリイミド樹脂が用いられ
、その所定位置には複数の孔（２ａ）が設けられている
。孔（２ａ）は基板（１）に貼着される前にプレス等の
手段によってあらかじめ形成される。

基板（１）上に絶縁薄層（２）を貼着すると複数の孔（
２ａ）によらて基板（１）の表面のみが露出されること
になる。その孔（２ａ）は基板（１）の略中央部に配置
する様に設けられる。本実施例では三相インバータを用
いているために孔（２ａ）は６個形成されることになる
。

斯る絶縁薄層（２）上には銅箔より成る所望形状の導電
路（３〉が形成される。ところで、銅箔と絶縁薄層（２
）とは、あらかじめ接着剤で一体化されており、絶縁薄
層（２）を基板（１〉上に貼着する際に銅箔も同時に貼
着される。導電路（３）は第１図から明らかな如く、パ
ワー用の導電路（３ａ）と小信号用の導電路（３ｂ）と
が形成される。パワー用の導電路（３ａ）は孔（２ａ）
間を延在する様に形成され、その延在され基板（１）の
周端辺にはパワー用リード端子が固着されるパワー用パ
ッド（３Ｃ）が形成される。一方、小信号用の導電路（
３ｂ）はパワー用の導電路（３ａ）を挾む様に基板（１
）の両端部の領域に形成され、パワー用パッド（３Ｃ）
の対向辺側に導電路（３ｂ）が延在され小信号用のパッ
ド（３ｄ）が形成される。また、パワー用の導電路（３
ａ）上には大電流を対応とするために表面がＮｉメツキ
処理された鋼板（７）を本実施例では固着している。更
に本実施例で形成される小信号用の導電路（３ｂ）は３
０〜１００μクラスのファインパターンが形成される。

ところで、孔（２ａ）によって露出された基板（１）上
には熱抵抗比の小さいセラミックス片（４）を介してパ
ワー素子（５）が基板（１）上に搭載される。

熱抵抗比の小さいセラミックス片（４）として、例えば
窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ベリリア等の材料があ
るが、本実施例でもつとも一般的である窒化アルミニウ
ムを用いるものとする。第３図はそのセラミックス片（
４）を示す断面図であり、その上下面には酸化銅を介し
て銅板が固着された導体層（４ａ）が形成されている。

従って基板（１）上には半田によって固着できることが
可能となる。また、セラミックス片（４）上に固着され
るパワー素子（５）も半田によって固着搭載されること
はいうまでもない。また、上述したセラミックス片（４
）の上下面に形成された導体層（４ａ）の表面には図示
されないがニッケルメッキ膜が形成されている。

セラミックス片（４）上に固着したパワー素子（５）と
パワー用の導電路（３ａ）とはアルミニウム線によって
ボンディング接続しインバータの主回路となる様にブリ
ッジ接続を行う。本実施例ではセラミックス片（４）が
孔（２ａ）によって独立状態であるために、上述した主
回路を構成すべきブリッジ回路を形成するためにセラミ
ックス片（４）とパワー用の導電路（３ａ）とを接続し
てインバータの主回路を形成することができる。

セラミックス片（４）の上下面には上述した如く、導体
層（４ａ）が形成されているため、セラミックス片（４
）上に固着されたパワー素子（５）、例えばパワートラ
ンジスタのコレクタが導体層（４ａ）と共通となり、導
体層（４ａ）とパワー用の導電路（３ａ）とをワイヤ線
等で接続することによりパワーインバータの主回路を構
成することができる。導体層（４ａ）とパワー用の導電
路（３ａ）とはアルミニウム線でボンディング接続きれ
るが、このとき夫々の表面にはニッケルメッキ膜が形成
されているために何ら問題はない。

一方、絶縁薄層（２）上に形成された小信号用の導電路
（３ｂ）上にはトランジスタ、チップ抵抗、チップコン
デンサー　ダイオード等の発熱を有さない複数の小信号
用素子（６）が搭載され、インバータの主回路を駆動す
べき駆動回路および保護回路が構成される。

斯る本発明に依れば、金属基板上に貼着する絶縁樹脂薄
層に基板表面を露出させる孔を設け、その孔で露出され
た基板上に熱抵抗比の小さいセラミックス片を介してイ
ンバータの主回路となるパワー素子を搭載し、他の領域
上に主回路を駆動させる複数の／Ｊ％信号用素子を配置
することにより、パワー素子の熱放散性を極めて向上さ
せることができる。また、同一基板上に／Ｊ＼信号用素
子が固着できるので、その結果ハイパワー用の主回路と
駆動回路とを一体化したインバータ装置を提供すること
ができる。

（ト）発明の効果以上に詳述した如く、本発明に依れば、同一基板上にハ
イパワー用のインバータ主回路と、その主回路を駆動さ
せる駆動回路とを形成することができることにより、極
めて薄型のハイパワー用のインバータ装置を提供するこ
とができる。

また、本発明で用いるセラミックス片上にはパワー素子
のみが固着されているため、安価でしかも同一基板上に
小信号用のファインパターンを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す平面図、第２図は第１図
のＩ−Ｉ断面図、第３図は本実施例で用いるセラミック
ス片を示す断面図、第４図は従来例を示す要部断面図で
ある。（１）・・・金属基板、　（２）・・・絶縁薄層、　（
２ａ）・・・孔、　　（３）・・・導電路、　（４〉・
・・セラミックス片、（５）・・・パワー素子、　（６
）・・・小信号素子。：Ｌ　昌　勺　の　４　の

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属基板と前記基板上に貼着され且つ前記基板表面を露出させる複
数の孔が設けられた絶縁薄層と前記絶縁薄層上に形成された所望形状の導電路と前記孔で露出した前記基板上に固着された熱抵抗比の小
さいセラミックス片と前記セラミックス片上に固着され前記導電路と接続され
たパワーインバータの主回路となる複数のパワー素子と前記主回路を駆動させ且つ前記基板上に配置された駆動
回路となる複数の小信号回路素子とを具備したことを特
徴とするインバータ装置。
（２）金属基板と前記基板上に貼着され且つ前記基板表面を露出させる複
数の孔が設けられた絶縁薄層と前記絶縁薄層上に形成された所望形状の導電路と前記孔で露出した前記基板上に固着され且つその両面に
導電層が形成された熱抵抗比の小さいセラミックス片と前記セラミックス片上に固着され前記導電路と接続され
たパワーインバータの主回路となる複数のパワー素子と前記主回路を駆動させ且つ前記基板上に配置された駆動
回路となる複数の小信号回路素子とを具備し、前記セラミックス片近傍にパワー用のリード端子が接続
されるパワー用の前記導電路を延在させ、前記延在され
た導電路と前記セラミックス片上の導電層とを接続した
ことを特徴とするインバータ装置。
（３）前記金属基板として銅基板を用いたことを特徴と
する請求項１または２記載のインバータ装置。
（４）前記セラミックス片とした窒化アルミニウム片、
窒化ホウ素片、炭化ケイ素片あるいはベリリア片を用い
たことを特徴とする請求項１または２記載のインバータ
装置。
（５）前記セラミックス片の両面には導体層が形成され
ていることを特徴とする請求項４記載のインバータ装置
。
（６）前記導電路として銅箔を用いたことを特徴とする
請求項１または２記載のインバータ装置。
（７）前記パワー素子はブリッジ接続されていることを
特徴とする請求項１または２記載のインバータ装置。