特許 6603676 ハーフブリッジパワー半導体モジュール及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6603676

(24)【登録日】2019年10月18日

(45)【発行日】2019年11月6日

(54)【発明の名称】ハーフブリッジパワー半導体モジュール及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 25/07 20060101AFI20191028BHJP

   H01L 25/18 20060101ALI20191028BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20191028BHJP

【ＦＩ】

   H01L25/04 C

   H02M7/48 Z

【請求項の数】19

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2016-574592(P2016-574592)

(86)(22)【出願日】2015年2月13日

(86)【国際出願番号】JP2015053941

(87)【国際公開番号】WO2016129097

(87)【国際公開日】20160818

【審査請求日】2017年8月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】500403365

【氏名又は名称】株式会社日産アーク

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】谷本 智

【審査官】 庄司 一隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１９２３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０９１８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３１３８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０７６２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２３８６９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２５／０７

Ｈ０１Ｌ ２５／１８

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１枚の絶縁板と、前記絶縁板の上或いはその上方に互いに電気的に絶縁して配置された、正極配線導体、ブリッジ配線導体、及び複数の負極配線導体と、を備えた絶縁配線基板と、
前記正極配線導体の上にその裏面電極が接合された１以上のハイサイドパワー半導体装置と、
前記ブリッジ配線導体の上にその裏面電極が接合された１以上のローサイドパワー半導体装置と、
前記ブリッジ配線導体に接続された起立型ブリッジ端子と、
前記ハイサイドパワー半導体装置と前記起立型ブリッジ端子の間に配置され、前記正極配線導体に接続された起立型ハイサイド端子と、
前記起立型ブリッジ端子と前記ローサイドパワー半導体装置の間に配置され、かつ、複数の第１の脚部を有し、前記複数の第１の脚部の甲部が前記複数の負極配線導体にそれぞれ接続された起立型ローサイド端子と、
前記ハイサイドパワー半導体装置の表面主電極と前記起立型ブリッジ端子を接続するハイサイド接続手段と、
前記ローサイドパワー半導体装置の表面主電極と前記起立型ローサイド端子を接続するローサイド接続手段と、
を備えることを特徴とするハーフブリッジパワー半導体モジュール。

【請求項2】

前記正極配線導体及び前記ハイサイド接続手段の各々に流れる主電流は、その大きさが等しく、その向きが逆方向であり且つ略平行であることを特徴とする請求項１に記載のハーフブリッジパワー半導体モジュール。

【請求項3】

前記ブリッジ配線導体及び前記ローサイド接続手段の各々に流れる主電流は、その大きさが等しく、その向きが逆方向且つ平行であることを特徴とする請求項１又は２に記載のハーフブリッジパワー半導体モジュール。

【請求項4】

前記起立型ブリッジ端子、前記起立型ハイサイド端子、及び前記起立型ローサイド端子は、互いに近接して平行に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のハーフブリッジパワー半導体モジュール。

【請求項5】

前記起立型ハイサイド端子及び前記起立型ブリッジ端子の各々に流れる主電流は、その大きさが等しく、その向きが逆方向且つ平行であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のハーフブリッジパワー半導体モジュール。

【請求項6】

前記起立型ローサイド端子及び前記起立型ブリッジ端子の各々に流れる主電流は、その大きさが等しく、その向きが逆方向且つ平行であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のハーフブリッジパワー半導体モジュール。

【請求項7】

前記ハイサイドパワー半導体装置と前記起立型ハイサイド端子の距離と、前記ローサイドパワー半導体装置と前記起立型ローサイド端子の距離とが等距離であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のハーフブリッジパワー半導体モジュール。

【請求項8】

前記ハイサイドパワー半導体装置と前記ローサイドパワー半導体装置の少なくともいずれか一方がスイッチングパワー素子であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のハーフブリッジパワー半導体モジュール。

【請求項9】

前記絶縁配線基板は、前記絶縁板の上に配置されたゲート信号配線導体及びソース信号配線導体を更に備え、
前記ハーフブリッジパワー半導体モジュールは、
前記ゲート信号配線導体に接続された起立型ゲート信号端子と、
前記ソース信号配線導体に接続された起立型ソース信号端子と、
前記ハイサイドパワー半導体装置及び前記ローサイドパワー半導体装置の少なくとも一方のゲート電極と前記ゲート信号配線導体または前記起立型ゲート信号端子とを接続するゲート信号接続手段と、
前記ハイサイドパワー半導体装置及び該ローサイドパワー半導体装置の少なくとも一方のソース電極と前記ソース信号配線導体または前記起立型ソース信号端子とを接続するソース信号接続手段と、を更に備え、
前記ゲート信号接続手段と前記ソース信号接続手段は互いに平行に配置され、前記起立型ゲート信号端子と前記起立型ソース信号端子は互いに平行に配置され、ゲート信号電流が等量で逆平行に通流するよう配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のハーフブリッジパワー半導体モジュール。

【請求項10】

前記ハイサイドパワー半導体装置及び前記ローサイドパワー半導体装置の少なくとも一方が、パワースイッチング素子と前記パワースイッチング素子に逆並列に接続されたパワーダイオードとを備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のハーフブリッジパワー半導体モジュール。

【請求項11】

前記正極配線導体及び前記ブリッジ配線導体の少なくとも一方には、前記パワースイッチング素子と前記パワーダイオードの間を仕切るスリットが形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のハーフブリッジパワー半導体モジュール。

【請求項12】

２以上の前記ハイサイドパワー半導体装置は、前記正極配線導体及び前記ハイサイド接続手段の各々に流れる主電流の重心を一致させるように、前記ブリッジ配線導体及び前記ローサイド接続手段が一方向に配列されていることを特徴とする請求項１０〜１１のいずれか一項記載のハーフブリッジパワー半導体モジュール。

【請求項13】

２以上の前記ローサイドパワー半導体装置は、前記ブリッジ配線導体及び前記ローサイド接続手段の各々に流れる主電流の重心を一致させるように、前記ブリッジ配線導体及び前記ローサイド接続手段が一方向に配列されていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項記載のハーフブリッジパワー半導体モジュール。

【請求項14】

前記絶縁板の主面の法線方向から見て、前記複数の負極配線導体は、それぞれ、空隙を介して前記ブリッジ配線導体に包囲されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のハーフブリッジパワー半導体モジュール。

【請求項15】

前記起立型ハイサイド端子及び前記起立型ローサイド端子は、それぞれ、前記絶縁板の主面の法線方向に起立した平板状のベース部と、ベース部から分岐した複数の歯部とからなり、複数の歯部の先端が前記正極配線導体及び前記負極配線導体に接続していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のハーフブリッジパワー半導体モジュール。

【請求項16】

１枚の絶縁板と、前記絶縁板の上或いはその上方に互いに電気的に絶縁して配置された、正極配線導体、ブリッジ配線導体、及び複数の負極配線導体と、を備えた絶縁配線基板と、
前記正極配線導体の上にその裏面電極が接合された１以上のハイサイドパワー半導体装置と、
前記ブリッジ配線導体の上にその裏面電極が接合された１以上のローサイドパワー半導体装置と、
前記ブリッジ配線導体に接続された起立型ブリッジ端子と、
前記ハイサイドパワー半導体装置と前記起立型ブリッジ端子の間に配置され、前記正極配線導体に接続された起立型ハイサイド端子と、
前記起立型ブリッジ端子と前記ローサイドパワー半導体装置の間に配置され、かつ、複数の第１の脚部を有し、前記複数の第１の脚部の甲部が前記複数の負極配線導体にそれぞれ接続された起立型ローサイド端子と、
前記ハイサイドパワー半導体装置の表面主電極と前記起立型ブリッジ端子を接続するハイサイド接続手段と、
前記ローサイドパワー半導体装置の表面主電極と前記起立型ローサイド端子を接続するローサイド接続手段と、
を備えるハーフブリッジパワー半導体モジュールの製造方法であって、
少なくとも前記正極配線導体、前記ブリッジ配線導体、及び前記複数の負極配線導体を備えた前記絶縁配線基板を用意する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記ブリッジ配線導体に前記起立型ブリッジ端子を接続し、前記正極配線導体に前記起立型ハイサイド端子を接続し、前記複数の負極配線導体に前記起立型ローサイド端子の前記複数の第１の脚部の甲部をそれぞれ接続する第２工程と、
前記第２工程の後に、前記正極配線導体の上に前記ハイサイドパワー半導体装置の裏面電極を接合し、前記ブリッジ配線導体の上に前記ローサイドパワー半導体装置の裏面電極を接合する第３工程と、
前記第３工程の後に、前記ハイサイドパワー半導体装置の表面電極と前記ブリッジ配線導体とを前記ハイサイド接続手段を用いて接続し、前記ローサイドパワー半導体装置の表面電極と前記複数の負極配線導体とを前記ローサイド接続手段を用いて接続する第４工程と、
を備えることを特徴とするハーフブリッジパワー半導体モジュールの製造方法。

【請求項17】

前記第２工程は、起立型ゲート信号端子をゲート信号配線導体に接続し、起立型ソース信号端子をソース信号配線導体に接続する工程を含むことを特徴とする請求項１６に記載のハーフブリッジパワー半導体モジュールの製造方法。

【請求項18】

前記第４工程は、前記ハイサイドパワー半導体装置のゲート電極もしくは前記ローサイドパワー半導体装置のゲート電極と、ゲート信号配線導体または起立型ゲート信号端子とをゲート信号接続手段で結線し、前記ハイサイドパワー半導体装置のソース電極もしくは前記ローサイドパワー半導体装置のソース電極と、ソース信号配線導体または起立型ソース信号端子とをソース接続手段で結線する工程を含むことを特徴とする請求項１６又は１７に記載のハーフブリッジパワー半導体モジュールの製造方法。

【請求項19】

前記起立型ブリッジ端子は、前記ハイサイドパワー半導体装置と前記ローサイドパワー半導体装置との間に配置され、かつ、複数の第２の脚部を有し、前記複数の第２の脚部の甲部が前記ブリッジ配線導体に接続され、
前記起立型ハイサイド端子は、複数の第３の脚部を有し、かつ、前記複数の第３の脚部の甲部が前記正極配線導体に接続され、
前記ハイサイド接続手段は、前記ハイサイドパワー半導体装置の表面主電極と前記起立型ブリッジ端子とを前記起立型ハイサイド端子の前記第３の脚部の間を通して接続する
ことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載のハーフブリッジパワー半導体モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱抵抗を増大させることなく、主電流の経路に生じる寄生インダクタンスを顕著に低減できる高密度ハーフブリッジパワー半導体モジュール及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

２つのパワー半導体装置を直列に接続して、その接続中点を出力端子にしたハーフブリッジ回路を、１パッケージ内に収納したハーフブリッジパワー半導体モジュール（以下、パワーモジュールと略称する場合がある）が広く知られている（特許文献１及び２参照）。特許文献１及び２では、絶縁板の表面側導体を流れる主電流の向きと絶縁板の裏面側導体を流れる主電流の向きを逆向きする「近接逆平行通流」配置にしてパワーモジュールの寄生インダクタンスを低減させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−１１２５５９号

【特許文献2】特開２００２−３７３９７１号

【発明の概要】

【0004】

しかしながら、特許文献１及び２のパワーモジュールでは、内部で発生した熱を絶縁板の裏面側から放熱するために裏面側導体の裏面側に更に他の絶縁基板を設ける構造になるため、パワーモジュールの熱抵抗が増大してしまうという問題があった。この問題は冷却の方式が水冷の場合にはより深刻になる。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、熱抵抗を増大させることなく、主電流の経路に生じる寄生インダクタンスを低減できる高密度ハーフブリッジパワー半導体モジュールの構造及びその製造方法を提供することを目的としている。

【0006】

本発明の一態様に係わるハーフブリッジパワー半導体モジュールは、１枚の絶縁板の上或いはその上方に互いに電気的に絶縁して配置された、正極配線導体、ブリッジ配線導体、及び複数の負極配線導体とを備えた絶縁配線基板を有する。正極配線導体及びブリッジ配線導体の上に、それぞれハイサイドパワー半導体装置及びローサイドパワー半導体装置の裏面電極が接合されている。ブリッジ配線導体の上には起立型ブリッジ端子が接合されている。起立型ハイサイド端子はハイサイド半導体装置と起立型ブリッジ端子の間に位置しかつ正極配線導体の上に接合されている。起立型ローサイド端子はローサイド半導体装置と起立型ブリッジ端子の間に位置しかつ複数の第１の脚部の甲部が複数の負極配線導体の上にそれぞれ接合されている。少なくとも起立型ブリッジ端子と起立型ハイサイド端子、起立型ブリッジ端子と起立型ローサイド端子の各々は近接平行配置されている。ハイサイドパワー半導体装置及びローサイドパワー半導体装置の表面電極は、ハイサイド接続手段及びローサイド接続手段を介して、起立型ブリッジ端子及び起立型ローサイド端子に接続されている。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1A】図１Ａ（ａ）は、第１実施形態に係わるハーフブリッジパワー半導体モジュール１の構造を示す平面図であり、図１Ａ（ｂ）は、図１Ａ（ａ）のＡ−Ａ’切断面に沿った断面図であり、図１Ａ（ｃ）は、図１Ａ（ａ）のＢ−Ｂ’切断面に沿った断面図である。

【図1B】図１Ｂ（ａ）は、図１Ａ（ａ）のＣ−Ｃ’切断面に沿った断面図であり、図１Ｂ（ｂ）は、ハーフブリッジパワー半導体モジュール１の回路表現図である。

【図2】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、図１のハーフブリッジパワー半導体モジュール１の製造方法に係わる第１工程〜第３工程をそれぞれ説明する平面図である。

【図3A】図３Ａ（ａ）及び（ｂ）は、図１のハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴがターンオンしたときに流れる主電流ＩＬＨを示し、図３Ａ（ｃ）及び（ｄ）は、図１のローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴの内蔵ダイオードに流れる主電流（環流電流）ＩＬＬを示す。

【図3B】図３Ｂ（ａ）及び（ｂ）は、図１のローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴがターンオンしたときに流れる主電流ＩＬＬを示し、図３Ｂ（ｃ）及び（ｄ）は、図１のハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴの内蔵ダイオードに流れる主電流（環流電流）ＩＬＨを示す。

【図4A】図４Ａ（ａ）は、第２施形態に係わるハーフブリッジパワー半導体モジュール２の構造を示す平面図であり、図４Ａ（ｂ）は、図４Ａ（ａ）のＡ−Ａ’切断面に沿った断面図であり、図４Ａ（ｃ）は、図４Ａ（ａ）のＢ−Ｂ’切断面に沿った断面図である。

【図4B】図４Ｂ（ａ）は、図４Ａ（ａ）のＣ−Ｃ’切断面に沿った断面図であり、図４Ｂ（ｂ）は、ハーフブリッジパワー半導体モジュール２の回路表現図である。

【図5】図５（ａ）は、第３施形態に係わるハーフブリッジパワー半導体モジュール３の構造を示す平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の絶縁配線基板１５の構造を示す平面図であり、図５（ｃ）は、ハーフブリッジパワー半導体モジュール３の回路表現図である。

【図6】図６（ａ）は、図５のハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴがターンオンしたときに流れる主電流ＩＬＨを示し、図６（ｂ）は、図５のローサイドパワー半導体装置（ダイオード）１３ＬＴに流れる主電流（環流電流）ＩＬＬを示し、図６（ｃ）は、図５のローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴがターンオンしたときに流れる主電流ＩＬＬを示し、図６（ｄ）は、図５のハイサイドパワー半導体装置（ダイオード）１３ＨＤに流れる主電流（環流電流）ＩＬＨを示す。

【図7】図７（ａ）は、第３施形態の変形例に係わるハーフブリッジパワー半導体モジュール３−１の構造を示す平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の絶縁配線基板１５の構造を示す平面図である。

【図8A】図８Ａ（ａ）は、第４施形態に係わるハーフブリッジパワー半導体モジュール４の構造を示す平面図であり、図８Ａ（ｂ）は、図８Ａ（ａ）の絶縁配線基板１５の構造を示す平面図である。

【図8B】図８Ｂ（ａ）は、図８Ａ（ａ）のＡ−Ａ’切断面に沿った断面図であり、図８Ｂ（ｂ）は、図８Ａ（ａ）のＢ−Ｂ’切断面に沿った断面図であり、図８Ｂ（ｃ）は、図８Ａ（ａ）のＣ−Ｃ’切断面に沿った断面図であり、図８Ｂ（ｄ）は、図８Ａ（ａ）のＤ−Ｄ’切断面に沿った断面図である。

【図9】図９（ａ）は、図８Ａのハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴがターンオンしたときに流れる主電流ＩＬＨを示し、図９（ｂ）は、図８Ａのローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴの内蔵ダイードに流れる主電流（環流電流）ＩＬＬを示し、図９（ｃ）は、図８Ａのローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴがターンオンしたときに流れる主電流ＩＬＨを示し、図９（ｄ）は、図８Ａのハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴの内蔵ダイードに流れる主電流（環流電流）ＩＬＨを示す。

【図10】図１０は、比較例に係わるハーフブリッジパワーモジュール１０００の構造を示す要部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施形態及びその変形例を複数の図面を参照して説明する。ただし、以下では、ハーフブリッジパワー半導体モジュールの構成を模式的に説明するが、これらの模式図では理解を容易にするために、厚さと平面寸法との関係や各層の厚さの比率等は誇張して描いている。また原則として同一部材には同一符号を付して再度の説明は省略する。

【0009】

（第１実施形態）
図１Ａ、図１Ｂ、図２を参照して、第１実施形態に係わるハーフブリッジパワー半導体モジュール１の構造を説明する。図１Ａ（ａ）は平面図であり、図１Ａ（ｂ）は図１Ａ（ａ）のＡ−Ａ’切断線に沿った断面図、図１Ａ（ｃ）は図１Ａ（ａ）のＢ−Ｂ’切断線に沿った断面図、図１Ｂ（ａ）は図１Ａ（ａ）のＣ−Ｃ’切断線に沿った断面図である。図１Ｂ（ｂ）は、ハーフブリッジパワー半導体モジュール１の回路表現図である。図２（ａ）〜（ｃ）はハーフブリッジパワー半導体モジュール１の主要な製造工程を示す平面図である。

【0010】

ハーフブリッジパワー半導体モジュール１は、積層構造を有する絶縁配線基板１５と、絶縁配線基板１５の表面に、互いに電気的に絶縁して配置されたハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴ及びローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴと、ブリッジ端子１４Ｂと、ハイサイド端子１４Ｈと、ローサイド端子１４Ｌと、ハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴとブリッジ端子１４Ｂとを接続するハイサイド接続手段１８ＢＴと、ブリッジ端子１４Ｂとローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴを接続するローサイド接続手段１８ＬＴと、を備える。

【0011】

ハイサイド接続手段１８ＢＴ及びローサイド接続手段１８ＬＴの一例は、図１に示したように、ボンディングワイヤーであるが、ボンディングリボンやリードフレームなど他の接続手段を用いることができる。ここで、電気抵抗及び寄生インダクタンスを極力軽減する観点から、加工上の制約、機械的強度、長期疲労耐性が損なわれない限りにおいて、接続手段１８ＢＴ、１８ＬＴは可能な限り、断面積が大きく、かつ、表面積が大きく、対地高が低く、（ボンディングワイヤーの場合）本数が多く、なるように最適化される。

【0012】

[絶縁配線基板１５]
絶縁配線基板１５は、１枚の絶縁板１６と、絶縁板１６の表面に互いに電気的に絶縁して配置された複数の配線導体（１２Ｈ、１２Ｂ、１２Ｌ、１２ＨＧ、１２ＨＳ、１２ＬＧ、１２ＬＳ）と、を備える。複数の配線導体には、正極配線導体１２Ｈ、ブリッジ配線導体１２Ｂ、負極配線導体１２Ｌ、ゲート信号配線導体（１２ＨＧ、１２ＬＧ）、ソース信号配線導体（１２ＨＳ、１２ＬＳ）が含まれる。これら各配線導体は絶縁板１６の表面上に直接銅接合法あるいは活性金属接合法などで接合されている。

【0013】

図２（ａ）は絶縁配線基板１５の平面図である。図１Ａ（ａ）及び図２（ａ）に示すように、負極配線導体１２Ｌは、絶縁板１６の主面の法線方向から見て、空隙を介してブリッジ配線導体１２Ｂに包囲されている。負極配線導体１２Ｌにはローサイド端子１４Ｌが接合されている。正極配線導体１２Ｈとブリッジ配線導体１２Ｂの境界部（図２（ａ）参照）には、それぞれの領域に相互に突起しあう凸部が設けられている。正極配線導体１２Ｈの凸部にはハイサイド端子１４Ｈが、ブリッジ配線導体１２Ｂの凸部にはブリッジ端子１４Ｂが接合されている。

【0014】

図２（ａ）に示すように、正極配線導体１２Ｈの凸部の深さ（ｘ）と、この凸部先端と負極配線導体１２Ｌとの水平距離（ｙ）、負極配線導体１２Ｌの長さ（ｚ）は絶縁配線基板１５の重要な設計パラメータである。ｘ、ｙ、ｚは、その合算値（ｘ＋ｙ＋ｚ）が最小になるように、与えられた要件の基で設計される。ブリッジ端子１４Ｂは水平距離（ｙ）の中点に配置される。また、ｙ＝０とする設計も可能である。

【0015】

絶縁配線基板１５は、パワーモジュールの製造工程の途中で起こる熱応力による基板の反りを防止する観点から、絶縁板１６の裏面に添付された熱歪み緩和導体２２を備えることが望ましい。

【0016】

絶縁板１６は、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ等のセラミック板、或いは、ベースプレートに貼付した絶縁耐圧性樹脂シートからなる。絶縁板１６の熱抵抗を極力軽減するために、絶縁板１６の厚みは絶縁耐圧と機械的強度、長期疲労耐性の満足する最小の厚みに設定することが望ましい。たとえば、１．２ｋＶの瞬時耐圧が求められる場合、絶縁板１６の厚みは０．２〜１．５ｍｍの範囲である。具体的に、ＳｉＮ板の場合、機械的強度の考慮しつつ、０．３１ｍｍ位の薄さが実施可能である。

【0017】

上記の表面の各配線導体（１２Ｈ、１２Ｂ、１２Ｌ、１２ＨＧ、１２ＨＳ、１２ＬＧ、１２ＬＳ）は、平板状の形状を有し、例えば、ＣｕやＡｌなどの金属板片からなり、耐酸化性を持たせるために表面がＮｉめっきされていることが望ましい。ブリッジ端子１４Ｂ、ハイサイド端子１４Ｈ、及びローサイド端子１４Ｌについても、表面がＮｉめっきされていることが望ましい。

【0018】

[ハイサイドパワー半導体装置１３ＨＴ及びローサイドパワー半導体装置１３ＬＴ]
第１実施形態において、図１Ａ（ｃ）に示すように、ハイサイドパワー半導体装置１３ＨＴ及びローサイドパワー半導体装置１３ＬＴの各々は、逆導通ダイオードを内蔵するユニポーラ型パワースイッチング素子、たとえば、ＭＯＳＦＥＴや接合ＦＥＴなどである。ハイサイドパワー半導体装置１３ＨＴ及びローサイドパワー半導体装置１３ＬＴの各々は、表面電極と裏面電極との間が導通する状態（オン状態）と、遮断された状態（オフ状態）とを切り替えるための制御信号（ゲート信号）が入力されるゲート電極を有する。

【0019】

ハイサイドパワー半導体装置１３ＨＴの表面には表面電極（ソース電極）が形成され、裏面には裏面電極（ドレイン電極）が形成されている。裏面電極は、はんだなどで正極配線導体１２Ｈにオーミック接続（以後、単に「接続」と略す）されている。一方、ハイサイドパワー半導体装置１３ＨＴの表面電極はハイサイド接続手段１８ＢＴ（例えば、図１Ａでは複数のボンディングワイヤー）を介して、ブリッジ端子１４Ｂに接続されている。

【0020】

同様に、ローサイドパワー半導体装置１３ＬＴにも表面電極（ソース電極）と裏面電極（ドレインまたはコレクタ電極）が形成されている。裏面電極は、はんだなどでブリッジ配線導体１２Ｂに接続されている。一方、ローサイドパワー半導体装置１３ＬＴの表面電極は、ローサイド接続手段１８ＢＴ（例えば、図１Ａでは複数のボンディングワイヤー）を介して、ローサイド端子１４Ｌに接続されている。

【0021】

更に、各半導体装置（１３ＨＴ、１３ＬＴ）表面に配置されたゲート電極は、ゲート信号接続手段１８ＨＧ、１８ＬＧ（図１Ａでは一例としてボンディングワイヤー）を介して、ゲート信号配線導体１２ＨＧ、１２ＬＧ（またはゲート信号端子１４ＨＧ、１４ＬＧ）を接続されている。同様に、各半導体装置（１３ＨＴ、１３ＬＴ）表面のソース電極は、ソース信号接続手段１８ＨＳ、１８ＬＳ（図１では一例としてボンディングワイヤー）を介して、ソース信号配線導体１２ＨＳ、１２ＬＳ（またはソース信号端子１４ＨＳ、１４ＬＳ）に接続されている。なお、ゲート信号接続手段及びソース信号接続手段として、ボンディングワイヤーの他に、ボンディングリボンやリードフレームを用いることができる。

【0022】

[ブリッジ端子１４Ｂ、ハイサイド端子１４Ｈ、ローサイド端子１４Ｌ]
ブリッジ端子１４Ｂ、ハイサイド端子１４Ｈ、ローサイド端子１４Ｌ、ゲート信号端子１４ＨＧ、１４ＬＧ、ソース信号端子１４ＨＳ、１４ＬＳの各端子は絶縁配線基板１５の表面から垂直に起ち上っている起立型端子である。繰り返しになるが、図１Ａ（ｂ）、（ｃ）及び図１Ｂ（ａ）の断面図を参照すれば分かるように、各端子の要部断面はＬ字型をしている。ブリッジ端子１４Ｂは、ブリッジ配線導体１２Ｂに接続され、ブリッジ配線導体１２Ｂから起立している。同様にハイサイド端子１４Ｈとローサイド端子１４Ｌは、それぞれ正極配線導体１２Ｈ、負極配線導体１２Ｌに接続され、正極配線導体１２Ｈ、負極配線導体１２Ｌから起立している。ブリッジ端子１４Ｂは「起立型ブリッジ端子」に相当し、ハイサイド端子１４Ｈは「起立型ハイサイド端子」に相当し、ローサイド端子１４Ｌは「起立型ローサイド端子」に相当し、ゲート信号端子１４ＨＧ、１４ＬＧは「起立型ゲート信号端子」に相当し、ソース信号端子１４ＨＳ、１４ＬＳは「起立型ソース信号端子」に相当する。

【0023】

ハイサイド端子１４Ｈは、ハイサイドパワー半導体装置１３ＨＴとブリッジ端子１４Ｂの間に配置されていて、ブリッジ端子１４Ｂに対して近接し且つ平行に配置さている。ローサイド端子１４Ｌは、ローサイドパワー半導体装置１３ＬＴとブリッジ端子１４Ｂの間に配置されていて、ブリッジ端子１４Ｂに対して近接し且つ平行に配置さている。ハイサイド端子１４Ｈとブリッジ端子１４Ｂの間、及びブリッジ端子１４Ｂとローサイド端子１４Ｌの間に、放電防止と接触防止の観点から、絶縁部材（図示せず）を挟持することが望ましい。

【0024】

図２（ｃ）に示すように、ハイサイドパワー半導体装置１３ＨＴとハイサイド端子１４Ｈの距離（ｈ）、及びローサイドパワー半導体装置１３ＬＴとローサイド端子１４Ｌの距離（ｌ）は、ハーブリッジパワー半導体モジュール１の大きさ、寄生インダクタンスの大きさ、放熱性能、組立容易性を規定する重要な設計パラメータである。図２（ｃ）の構造を成立させるためには、少なくともｈ＞ｘかつｌ＞ｚでなければならない。ハイサイド領域の寄生インダクタンスとローサイド領域の寄生インダクタンスのアンバランスを少なくするために、ｈ＝ｌであることが望ましい。また、寄生インダクタンスとモジュールサイズを小さくするために、他の設計要件が許す限り、距離（ｈ）及び距離（ｌ）はできるだけ小さいことが望ましい。

【0025】

ゲート信号端子１４ＨＧとソース信号端子１４ＨＳは、図１（ｄ）に示されるように、絶縁配線基板１５表面のゲート信号配線導体１２ＨＧ、ソース信号配線導体１２ＨＳに接続され、同配線導体から起立した平板状の起立型端子である。ゲート信号端子１４ＬＧとソース信号端子１４ＬＳは、ゲート信号配線導体１２ＬＧ、ソース信号配線導体１２ＬＳに接続され、同配線導体から起立した平板状の起立型端子である。ゲート信号端子（１４ＨＧ、１４ＬＧ）は対となるソース信号端子（１４ＬＧ、１４ＬＳ）に対してそれぞれ近接し且つ平行に配置されている。この配置はゲート信号線路の寄生インダクタンスを低減する望ましい効果を奏している。

【0026】

本実施形態において、ハイサイドパワー半導体装置１３ＨＴ及びローサイドパワー半導体装置１３ＬＴは、排他的にターンオンするように制御されることを想定している。ただし、ハイサイドパワー半導体装置１３ＨＴとローサイドパワー半導体装置１３ＬＴを同時にターンオンさせる（地絡させる）ことは可能である。

【0027】

［ハーフブリッジパワー半導体モジュール１の製造方法］
次に、図２（ａ）〜図２（ｃ）を用いて、図１Ａ及び図１Ｂのハーフブリッジパワー半導体モジュール１の製造方法の一例を説明する。

【0028】

第１工程において、図２（ａ）に示すように、表面に正極配線導体１２Ｈ、ブリッジ配線導体１２Ｂ、負極配線導体１２Ｌ、ゲート信号配線導体（１２ＨＧ、１２ＬＧ）及びソース信号配線導体（１２ＨＳ、１２ＬＳ）、裏面に熱歪み緩和導体２２（図示せず）を備えた絶縁配線基板１５と、図示は省略するが、各起立型端子（１４Ｈ、１４Ｂ、１４Ｌ、１４ＨＧ、１４ＨＳ、１４ＬＧ、１４ＬＳ）を用意し、アセトン、イソプロパノールなどの有機溶剤で十分に洗浄する。なお、この様な絶縁配線基板１５や各起立型端子はセラミック基板メーカや板金加工メーカに図面を添えて発注すれば入手することができる。

【0029】

つづいて、第２工程において、図２（ｂ）に示すように、銀ろう（例えばＡｇ−２４％Ｃｕ−１５％Ｉｎ合金など）と減圧高温接合装置を用いて、各起立型端子（１４Ｈ、１４Ｂ、１４Ｌ、１４ＨＧ、１４ＨＳ、１４ＬＳ、１４ＬＳ）を絶縁配線基板１５の表面配線導体１２Ｈ、１２Ｂ、１２Ｌ、１４ＨＧ、１４ＨＳ、１４ＬＧ、１４ＬＳの所定の位置に接合する。この時、各起立型端子の正確な位置決めを行うために、カーボン等でできた位置決め治具を使用するのが望ましい。接合方法は銀ろう付けに限定するものではない。はんだ付けや導電性接着剤を用いた接合、ＡｇやＣｕ等のサブミクロン導体粒子を用いた接合、レーザー溶接、固相（または液相）拡散接合なども用いることができる。

【0030】

つづいて、第３工程において、図２（ｃ）に示すように、減圧リフロー装置を用いて、十分洗浄した各パワー半導体装置（１３ＨＴ、１３ＬＴ）チップを正極配線導体１２Ｈ、ブリッジ配線導体１２Ｂの所定の位置にはんだ付けする。この時、各パワー半導体装置（１３ＨＴ、１３ＬＴ）チップの正確な位置決めを行うために、カーボン等でできた位置決め治具を使用するのが望ましい。接合の方法ははんだ付けに限定するものではなく、導電性接着剤を用いた接合、ＡｇやＣｕ等のサブミクロン導体粒子を用いた接合、固相（または液相）拡散接合なども用いることができる。接合のプロセス温度はパワー半導体装置（１３ＨＴ、１３ＬＴ）の耐熱温度及び前記第２工程で使用した接合材の耐熱温度より３０℃以上低い材料であることが望ましい。

【0031】

最後に第４工程において、ワイヤボンド装置を用いて、各パワー半導体装置（１３ＨＴ、１３ＬＴ）の表面電極（ソース電極、ゲート電極）と各配線導体（１２Ｂ、１２Ｌ、１２ＨＧ、１２ＨＳ、１２ＬＧ、１２ＬＳ）とを、表面接合手段一例としてのボンディングワイヤー（１８ＢＴ、１８ＨＧ、１８ＨＳ、１８ＬＴ、１８ＬＧ、１８ＬＳ）で接続する。ボンディングワイヤーに限らず、ボンディングリボンやリードフレームなどのその他の表面接続手段を用いても構わない。こうして、図１Ａに示すハーフブリッジパワー半導体モジュール１が完成する。

【0032】

第１実施形態に係る製造方法の一変形例（第１変形例）として、第２工程の各起立型端子（１４Ｈ、１４Ｂ、１４Ｌ、１４ＨＧ、１４ＨＳ、１４ＬＧ、１４ＬＳ）の接合と第３工程の各パワー半導体装置（１３ＨＴ、１３ＬＴ）チップの接合を同じ接合材を使用して同時に実施することも可能である。この場合、製造工程が短縮化され、製造コストが縮減されるという利点が生まれる。接合のプロセス温度はパワー半導体装置（１３ＨＴ、１３ＬＴ）の耐熱温度が上限となる。

【0033】

第１実施形態に係る製造方法の他の変形例（第２変形例）として、第２工程（図２（ｂ））と第３工程（図２（ｃ））の間に各起立型端子を接合させた絶縁配線基板１５に対して無電解Ｎｉめっき処理を行い、各配線導体（１２Ｂ、１２Ｌ、１２ＨＧ、１２ＨＳ、１２ＬＧ、１２ＬＳ）の表面と各起立型端子（１４Ｈ、１４Ｂ、１４Ｌ、１４ＨＧ、１４ＨＳ、１４ＬＳ、１４ＬＳ）の表面にＮｉめっきを被覆する工程を付加することもできる。

【0034】

［比較例］
次に、図１０に示す比較例を参照して、図１Ａのハーフブリッジパワー半導体モジュール１より得られる作用及び効果を説明する。

【0035】

炭化珪素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）のワイドバンドギャップ半導体を用いたパワー半導体装置（ＭＯＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ、ＳＢＤなど）や、スーパージャンクション構造のパワーＳｉ−ＭＯＳＦＥＴの出現によって、昨今、６００Ｖ〜１．７ｋＶの高電圧領域において、高速スイッチングさせて駆動する次世代電力変換器（インバータやコンバータ）の開発が盛んになってきている。高速スイッチング駆動ができるのはこれらパワー半導体装置が高電圧領域でユニポーラ動作するデバイスだからである。

【0036】

高速スイッチング駆動の第１の恩恵は、パワー半導体装置のスイッチング損失を低減して、変換効率を高めることであるが、変換効率を落とさずに、スイッチング周波数（またはキャリア周波数）を上げられるという第２の恩恵の方が実用上はより重要である。なぜなら、スイッチング周波数が上がれば、結合キャパシタやリアクトルなどの大型受動部品の体積が小さくなり、それは電力変換器の寸法や価格の縮減に繋がるからである。

【0037】

ところで、モータやインダクタ、トランスなど大きな誘導性の負荷を制御する電力変換器の主回路として、１パッケージ内に１つまたは複数のハーフブリッジ（パワー）回路を収納したパワーモジュールが広く用いられている。このハーフブリッジ（パワー）回路をごく簡単に説明すると、２つのパワー半導体装置チップを順方向に直列接続にして、その接続中点を出力端子にした回路である。

【0038】

ところが、このハーフブリッジ（パワー）回路を高速でスイッチングさせようとすると、以下のような問題が生じる場合がある。

【0039】

（１）ターンオンしていたパワー半導体装置をターンオフする瞬間に大きなサージ電圧（または跳ね上がり電圧）が発生してスイッチング損失が増大する。
（２）このサージ電圧でパワー半導体装置を破壊する。
（３）この脅威から逃れるために、より高耐圧仕様のパワー半導体装置を採用すると導通損失が増大する上に、製造コストも増大する。

【0040】

上記問題の原因は、主電流（負荷電流）の流れるモジュール配線経路に生じる寄生インダクタンス（自己インダクタンス）Ｌｓと急速な電流変化（ｄｉ／ｄｔ）との干渉が引き起こす逆起電圧（＝−Ｌｓ×ｄｉ／ｄｔ）である。

【0041】

配線の寄生インダクタンスを軽減する方法として、近接させた往復配線に逆方向の電流を流すことによって起こる相互コンダクタンス効果を用いて、寄生インダクタンスを減殺する電磁気学的方法がある（特許文献１及び２参照）。即ち、表面にブリッジ回路を形成した絶縁配線基板の裏面に、ハイサイド電位またはローサイド電位のいずれかと同電位にした平行配線板を設けて、平行配線板に表面の主電流と逆向きの主電流を流して、「近接逆平行通流」を形成する方法である。

【0042】

図１０は、この電磁気学的方法を、ハーフブリッジパワーモジュール１０００内部の寄生インダクタンス低減に適用した比較例の要部断面図である。ハーフブリッジパワーモジュール１０００は２層絶縁板３層導体板構造の絶縁配線基板１１５を用いている。すなわち、絶縁配線基板１１５は第１絶縁板１１６と第２絶縁板１２１を備え、第１絶縁板１１６の表面に、表面配線導体（１１２Ｈ、１１２Ｂ、１１２Ｌ１、１１２Ｌ２）を設け、第１絶縁板１１６と第２絶縁板１２１の間には中間配線導体１１７Ｌを設け、第２絶縁板１２１の裏面に熱歪み緩和導体１２２を設けている。第１絶縁板１１６を貫通する開口に接続導体（１２０Ｌ１、１２０Ｌ２）が埋め込まれている。接続導体１２０Ｌ１は表面配線導体１１２Ｌ１と中間配線導体１１７Ｌを接続し、接続導体１２０Ｌ２は表面配線導体１１２Ｌ２と中間配線導体１１７Ｌを接続している。

【0043】

ハイサイド端子１１４Ｈは表面配線導体１１２Ｈに設けられ、ローサイド端子１１４Ｌは表面配線導体１１２Ｌ１に設けられ、ブリッジ端子１１４Ｂは表面配線導体１１２Ｂに設けられている。

【0044】

ハイサイドパワー半導体装置（スイッチング素子）１１３ＨＴの裏面電極（ドレイン電極）は表面配線導体１１２Ｈに接合され、ローサイドパワー半導体装置（スイッチング素子）１１３ＬＴの裏面電極（ドレイン電極）は表面配線導体１１２Ｂに接合されている。ハイサイドパワー半導体装置１１３ＨＴの表面電極はボンディングワイヤー１１８Ｂを介して表面配線導体１１２Ｂに接続されている。ローサイドパワー半導体装置１１３ＬＴの表面電極はボンディングワイヤー１１８Ｌを介して表面配線導体１１２Ｌ２に接続されている。

【0045】

しかし、図１０のパワーモジュール１０００の構造においては、第１絶縁板１１６と熱応力緩和導体１２２のとの間に中間配線導体１１７Ｌと第２絶縁板１２１が挿入されている。よって、今日広く用いられている単層絶縁板の両面に導体板を貼り付けた単純な絶縁基板と比較すると、絶縁配線基板１１５の熱抵抗が増大してしまう。このため、パワー半導体装置（１１３ＨＴ、１１３ＬＴ）の放熱性が悪くなり接合温度が高くなるという問題があった。熱抵抗に与える影響度は、中間配線導体１１７Ｌより第２絶縁板１２１が大きい。これは第２絶縁板１２１の熱伝導度が著しく低いからである。

【0046】

［第１実施形態による作用効果］
正極配線導体１２Ｈ及びハイサイド接続手段（図１Ａでは複数のボンディングワイヤー）１８ＢＴの各々に流れる主電流は、その大きさが等しく、その向きが逆方向であり且つ分散して近接平行している。また、ブリッジ配線導体１２Ｂ及び複数のボンディングワイヤー１８ＬＴの各々に流れる主電流は、その大きさが等しく、その向きが逆方向且つ分散して近接平行している。

【0047】

ブリッジ端子１４Ｂとハイサイド端子１４Ｈ、及びブリッジ端子１４Ｂとローサイド端子１４Ｌは、互いに近接して平行に配置されている。ハイサイド端子１４Ｈ及びブリッジ端子１４Ｂの各々に流れる主電流は、その大きさが等しく、その向きが逆方向且つ分散して近接平行に流れる。ローサイド端子１７Ｌ及びブリッジ端子１４Ｂの各々に流れる主電流は、その大きさが等しく、その向きが逆方向且つ分散して近接平行に流れる。

【0048】

更に、正極配線導体１２Ｈに流れる主電流の向きとハイサイド端子１４Ｈに流れる主電流の向きは略直角を成している。負極配線導体２１Ｌに流れる主電流の向きとローサイド端子１７Ｌに流れる主電流の向きは略直角を成している。

【0049】

このような主電流の向きを形成することにより、図１Ａのハーフブリッジパワー半導体モジュール１は、図１０のハーフブリッジパワーモジュール１０００と同等またはそれ以上に低い寄生インダクタンスを実現することができる。

【0050】

更に、図１Ａのハーフブリッジパワー半導体モジュール１は、単層の絶縁板１６を備えることにより、図１０のハーフブリッジパワーモジュール１０００と同等またはそれ以上に低い寄生インダクタンスを実現しながら、単層の絶縁板を備える絶縁配線基板を用いた従前のハーフブリッジパワー半導体モジュールと同等の熱抵抗（絶縁配線基板の熱抵抗）を達成することができる。

【0051】

ここで、第１実施形態のハーフブリッジパワー半導体モジュール１が従前のハーフブリッジパワー半導体モジュールと同等の熱抵抗を達成することができる理由を詳しく説明する。一般に、パワー半導体装置で発生したジュール熱の大部分は絶縁配線基板の下部に結合された放熱器に向かって垂直に伝播する。この伝播経路を構成する部材の熱抵抗の総和が絶縁配線基板の熱抵抗である。

【0052】

第１実施形態のハーフブリッジパワー半導体モジュール１は、図１Ａ（ｂ）の断面構造を参照すれば明白なように、従前のハーフブリッジパワー半導体モジュールと同じ垂直構造を有する。つまり、単層の絶縁板１６を備える絶縁配線基板１５を用いている。よって、第１実施形態に係わる絶縁配線基板１５の熱抵抗は、従前の絶縁配線基板の熱抵抗と同じであると言うことができる。配線導体（１２Ｈ、１２Ｂ）の熱抵抗をＲｔｈ＿Ｃ１、絶縁板１６の熱抵抗をＲｔｈ＿Ｉ１、熱歪み緩和導体２２の熱抵抗をＲｔｈ＿Ｃ２とすると、絶縁配線基板１５の熱抵抗Ｒｔｈ＿ｓｕｂはこれらの直列接続抵抗となる。
Ｒｔｈ−ｓｕｂ＝Ｒｔｈ＿Ｃ１＋Ｒｔｈ＿Ｉ１＋Ｒｔｈ＿Ｃ２・・・・（１）

【0053】

式（１）に示す絶縁配線基板の熱抵抗Ｒｔｈ＿ｓｕｂは、単層の絶縁板を備える絶縁配線基板を用いた従前のハーフブリッジパワー半導体モジュールと同じである。

【0054】

これに対して、比較例（図１０）の熱抵抗Ｒｔｈ＿ｓｕｂは、式（２）で表すことができる。Ｒｔｈ＿Ｃｍ、Ｒｔｈ＿Ｉ２はそれぞれ中間配線導体１１７Ｌと第２絶縁板１２１の熱抵抗である。
Ｒｔｈ−ｓｕｂ＝Ｒｔｈ＿Ｃ１＋Ｒｔｈ＿Ｉ１＋（Ｒｔｈ＿Ｃｍ＋Ｒｔｈ＿Ｉ２）＋Ｒｔｈ＿Ｃ２・・・・（２）

【0055】

式（１）と式（２）を比較すると明らかなように、第１実施形態のハーフブリッジパワー半導体モジュール１の熱抵抗は、比較例（図１０）に比べて、中間配線導体１１７Ｌと第２絶縁板１２１の熱抵抗（Ｒｔｈ＿Ｃｍ＋Ｒｔｈ＿Ｉ２）だけ低減されていると言うことができる。よって、熱的に優れた性能を備えていることが数式的にも理解される。

【0056】

つぎに、第１実施形態のハーフブリッジパワー半導体モジュール１が、比較例（図１０）と同等またはそれ以上に低い寄生インダクタンスを実現できる３つの理由を、図３Ａ及び図３Ｂを用いて、説明する。

【0057】

まず、第１の理由は次のとおりである。図３Ａ（ａ）及び（ｂ）に示すように、たとえば、ハイサイドパワー半導体装置１３ＨＴがターンオンしているときは、ハーフブリッジパワー半導体モジュール１には矢印及び点線で示す主電流ＩＬＨが流れる。主電流ＩＬＨは、ハイサイド端子１４Ｈからモジュールに入り、正極配線導体１２Ｈを流れ、ハイサイドパワー半導体装置１３ＨＴで折り返し、ハイサイド接続手段（複数のボンディングワイヤー）１８ＢＴを経由して、ブリッジ端子１４Ｂからモジュール外に出る。このように、ハイサイドパワー半導体装置１３Ｈがターンオンしているとき、主電流端子１４Ｈ、１４Ｂを含むほぼ全ての地点において、大きさが同じ且つ向きが逆となる主電流ＩＬＨが拡がって、近接位置で逆平行循環している。すなわち、主電流（ＩＬＬ）の「近接逆平行通流」の構成が主電流の流路のほぼ全域で達成されていると言うことができる。これにより、ハイサイドパワー半導体装置１３ＨＴがターンオンしているときに流れる主電流の流路に発生する寄生インダクタンスＬｓを電磁気学的に理想的に低減することができる。

【0058】

図３Ａ（ｃ）及び（ｄ）に示す主電流ＩＬＬはローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴに内蔵されたダイオードが逆導通しているときに流れる主電流（環流電流）を示し、図３Ｂ（ａ）及び（ｂ）に示す主電流ＩＬＬはローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴがターンオンしたときに流れる主電流を示し、図３Ｂ（ｃ）及び（ｄ）に示す主電流ＩＬＨはハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴに内蔵されたダイオードが逆導通しているときに流れる主電流（環流電流）を示している。ハーフブリッジパワー半導体モジュール１のその他の動作状態にいても、このように、主電流（ＩＬＨ、ＩＬＬ）が拡がって「近接逆平行通流」を達成し、主電流の流路に発生する寄生インダクタンスＬｓを電磁気学的に理想的に低減していると言うことができる。

【0059】

さらには、上述のように図３Ａ及び図３Ｂに示したすべての定常動作状態において、近接逆平行通流をハイサイド領域単位及びローサイド領域単位で実現していることから、ある定常動作状態から他の定常動作状態に移行する過渡動作状態（ターンオン、ターンオフする瞬間）であっても近接逆平行通流を達成していると言うことができる。たとえば、ローサイドパワー半導体装置１３ＬＴがターンオフする瞬間の過渡状態は、図３Ｂ（ａ）〜（ｄ）に示す近接逆平行通流が同時に起こる。もう少し厳密に言うと、図３Ｂ（ａ）及び（ｂ）の近接逆平行通流が減少しつつ、図３Ｂ（ｃ）及び（ｄ）の接逆平行通流が増加するような遷移が起きる。この様な過渡状態であっても、ハイサイド及びローサイドに分岐した主電流がそれぞれのサイドにおいて、近接逆平行通流を実現していることが分かる。他の過渡状態、すなわち、ローサイドパワー半導体装置１３ＬＴがターンオンする瞬間、ハイサイドパワー半導体装置１３ＨＴがターンオフ或いはターンオンする瞬間も同様である。この作用によって、過渡状態で発生する電圧サージのみならず電流のリンギングもまた極めて効果的に低減することができる。

【0060】

これに対して、比較例（図１０）のパワーモジュールの構造においては、主電流の「近接逆平行通流」が不完全になる区間が必然的に生じる。このため、寄生インダクタンスＬｓの低減が抑制される、その結果として、電圧サージの低減も思うようにできないという問題がある。この影響は抵抗成分が優勢な負荷の場合やパワーモジュールを並列接続して使用する場合には深刻になってくる。

【0061】

図１０の矢印破線ＩＬＬは、ローサイドパワー半導体装置１１３ＬＴがターンオンしているときの主電流（負荷電流）の流れを示す。主電流（ＩＬＬ）は、ブリッジ端子１１４Ｂからパワーモジュールに入力され、表面配線導体１１２Ｂ、ローサイドパワー半導体装置１１３ＬＴ、ボンディングワイヤー１１８Ｌ、表面配線導体１１２Ｌ２、接続導体１２０Ｌ２、中間配線導体１１７Ｌ、接続導体１２０Ｌ１、及び表面配線導体１１２Ｌ１を経由してローサイド端子１１４Ｌから出力される。ここで、図１０の第１区間Ｇ１では、絶縁基板１１５の表面側に流れる主電流（ＩＬＬ）と裏面側に流れる主電流（ＩＬＬ）とが逆向きとなる。よって、主電流の「近接逆平行通流」の効果があるため、低い寄生インダクタンスＬｓを実現できる。しかし、第１区間Ｇ１に隣接する第２区間Ｇ２で、主電流（ＩＬＬ）は、中間配線導体１１７Ｌだけに流れる。よって、主電流の「近接逆平行通流」の効果が無いため、第２区間Ｇ２に大きな寄生インダクタンスＬｓが生じることになる。

【0062】

図１０の矢印破線ＩＬＨは、ハイサイドパワー半導体装置１１３ＨＴがターンオンしているときの主電流（負荷電流）の流れを示す。主電流（ＩＬＨ）は、ハイサイド端子１１４Ｈからパワーモジュールに入力され、表面配線導体１１２Ｈ、ハイサイドパワー半導体装置１１３ＨＴ、ボンディングワイヤー１１８Ｂ、表面配線導体１１２Ｂを経由して、ブリッジ端子１１４Ｂから出力される。ここで注目すべきは、中間配線導体１１７Ｌに主電流（ＩＬＨ）が一切流れず、「近接逆平行通流」の効果が無い点である。すなわち、ハーサイド半導体装置１１３Ｈがターンオンしているとき、主電流（ＩＬＨ）の電流経路（１１４Ｈ、１１２Ｈ、１１３ＨＴ、１１８Ｂ、１１２Ｂ、１１４Ｂ）は寄生インダクタンスＬｓが高い状態になっている。

【0063】

同様に、ハイサイドパワー半導体装置１１３ＨＴあるいはローサイドパワー半導体装置１１３ＬＴが転流モード（逆導通モード）にあるときも第２区間Ｇ２は大きな寄生インダクタンスになっている。

【0064】

以上説明したように、第１実施形態では比較例の「近接逆平行通流」が成立しない区間Ｇ２が存在しない。このため、第１実施形態はどのような負荷条件であっても、比較例より寄生インダクタンスＬｓを効果的に削減することができる。

【0065】

低い寄生インダクタンスを実現できる第２の理由は、主電流の流路が比較例より短いからである。比較例（図１０）では、中間配線導体１１７Ｌに主電流を流すために、第１絶縁板１１６に２つの接続口（接続導体１２０Ｌ１、１２０Ｌ２）を設ける必要がある。このため、接続口を持たない第１実施形態（図１Ａ（ｂ））と比べると主電流の流路は長くなる。短い電流流路は寄生インダクタンスを縮減する効果があるため、第１実施形態は比較例よりも寄生インダクタンスを小さくすることができる。また、主電流の流路を比較例より短くしたことにより、モジュールの寸法を小さくできるという効果も合わせて得られる。

【0066】

低い寄生インダクタンスを実現できる第３の理由は、逆平行させて流れる２つの主電流（往路電流と復路電流）の距離が比較例よりも狭いからである。比較例（図１０）の２つの主電流は絶縁板１１６を挟んでいる。一方、第１実施形態（図１Ａ（ｂ））の２つの主電流は絶縁板１６を挟んでいない。第１実施形態は、絶縁板１１６の厚みに相当する分だけ、２つの主電流（往路電流と復路電流）を近接させることができる。第１実施形態は、この近接効果によって、比較例よりも寄生インダクタンスを小さくすることができる。

【0067】

以上述べた作用効果は、後述する他の実施形態及び変形例においても共通する。

【0068】

（第２実施形態）
第１実施形態では、ハイサイドパワー半導体装置１３ＨＴ及びローサイドパワー半導体装置１３ＬＴがともにスイッチング素子（すなわち、ＭＯＳＦＥＴやＪＦＥＴなどのトランジスタ）であるハーフブリッジパワー半導体モジュールの場合を示した。しかしながら、ハイサイドパワー半導体装置またはローサイドパワー半導体装置の一方がダイオード、他方がトランジスタであるハーフブリッジパワー半導体モジュールであっても、同様にして、寄生インダクタンスＬｓを低減し、その結果として、トランジスタのターンオンで発生するサージ電圧を低減することができる。

【0069】

第２実施形態は、本発明を降圧チョッパーや昇圧チョッパーと呼ばれるＤＣ−ＤＣ変換器等に広く用いられている、一方がダイオード、他方がトランジスタであるハーフブリッジパワー半導体モジュール２に適用した例である。

【0070】

図４Ａ及び図４Ｂを参照して、第２実施形態に係わるハーフブリッジパワー半導体モジュール２の構成を説明する。図４Ａ（ａ）はハーフブリッジパワー半導体モジュール２の平面図であり、図４Ａ（ｂ）は図４Ａ（ａ）のＡ−Ａ’切断線に沿って切断した断面図であり、図４Ａ（ｃ）は図４Ａ（ａ）のＢ−Ｂ’切断線に沿って切断した断面図である。図４Ｂ（ａ）は図４Ａ（ａ）のＣ−Ｃ’切断線に沿って切断した断面図であり、図４Ｂ（ｂ）はハーフブリッジパワー半導体モジュール２の回路表現図である。

【0071】

ハーフブリッジパワー半導体モジュール２は、ハイサイドにハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＤを備え、ローサイドに高速還流パワーダイオード１３ＬＤを備えている。高速還流パワーダイオード１３ＬＤはショットキーダイオードまたは高速ｐｎダイオードである。高速還流パワーダイオード１３ＬＤの裏面電極（カソード電極）はブリッジ配線導体１２Ｂの表面に、はんだ等によってダイボンドされている。一方、高速還流パワーダイオード１３ＬＤの表面電極（アノード電極）は、ローサイド接続手段（図４Ａ（ａ）では複数のボンディングワイヤー）１８ＬＤによってローサイド端子１４Ｌに接続されている。ローサイド接続手段１８ＬＤにはボンディングリボンあるいはリードフレーム等その他の接続手段を用いてもよい。ハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴは逆導通ダイオードを内蔵していないユニポーラ型スイッチでもバイポーラ型スイッチでも構わない。

【0072】

ハーフブリッジパワー半導体モジュール２は、ハーフブリッジパワー半導体モジュール１と同じ単層絶縁板１６を具有する絶縁配線基板１５を備える。高速還流パワーダイオード１３ＬＤはゲート電極を有しないため、絶縁配線基板１５は、ローサイドのゲート信号配線導体（１２ＬＧ）及びソース信号配線導体（１２ＬＳ）を有さない。絶縁配線基板１５は、この点を除き、図１Ａ（ａ）の配線基板１５と同じ構成である。また、ハーフブリッジパワー半導体モジュール２はローサイドのボンディングワイヤー（１８ＬＧ、１８ＬＳ）、及びゲート／ソース信号端子（１４ＬＧ、１４ＬＳ）も存在しない。

【0073】

その他の符号に対応する構成は図１Ａ及び図１Ｂと同じなので、説明は省略する。なお、降圧チョッパーでは、通常、ハイサイド端子１４Ｈに直流電源の正極が接続され、ローサイド端子１４Ｌに直流電源の負極が接続され、ブリッジ端子１４Ｂとローサイド端子１４Ｌの間には直列接続にしたエネルギー蓄積用コイルと平滑コンデンサが接続される。降圧された直流電圧はこの平滑コンデンサの両端から出力される。

【0074】

次に、図４Ａ及び図４Ｂのハーフブリッジパワー半導体モジュール２は、図２（ａ）〜（ｃ）を参照して説明した、第１実施形態の製造方法と同じ方法によって製造することができる。ただし、図２（ａ）〜（ｃ）の絶縁配線基板１５を図４Ａ（ａ）の構成の絶縁配線基板１５に置き換え、ローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴを高速還流パワーダイオード１３ＬＤに置き換え、ボンディングワイヤー１８ＬＴをボンディングワイヤー１８ＬＤに置き換え、そして、配線導体（１２ＬＧ、１２ＬＳ）、ボンディングワイヤー（１８ＬＧ、１８ＬＳ）、及び信号端子（１４ＬＧ、１４ＬＳ）を削除するものとする。

【0075】

第２実施形態による作用効果を説明する。ハイサイドパワー半導体装置１３Ｈがターンオンしているときに流れる主電流（負荷電流）ＩＬＨは、図３Ａ（ａ）及び（ｂ）と同じであり、第１実施形態で説明した効果と同様な効果が得られる。また、ハイサイドパワー半導体装置１３Ｈがターンオフした後、高速還流パワーダイオード（ローサイドパワー半導体装置）１３ＬＤを含むローサイド領域には、図４Ａの破線で示すような転流主電流（還流電流）ＩＬＬが流れる。この転流主電流（還流電流）ＩＬＬの流れは図３Ａ（ｃ）及び（ｄ）と同様に近接逆平行通流であり、ローサイド領域においても寄生インダクタンスの低減が図られているのが分かる。

【0076】

さらに、ハイサイドパワー半導体装置１３ＨＴがターンオン或いはターンオフする瞬間の過渡状態では、図３Ａ（ａ）、（ｂ）及び図４Ａの破線に示した主電流（ＩＬＨ、ＩＬＬ）がハイサイド領域とローサイド領域とで同時に流れるが、この間もハイサイド及びローサイドそれぞれの領域において近接逆平行通流が実現されているから、寄生インダクタンスの低減の作用が遺憾なく発揮される。これによって、ターンオフした瞬間のハイサイドパワー半導体装置１３Ｈのサージ電圧が小さくなるという効果が得られる。また、ターンオン或いはターンオフする瞬間に主回路で起こる電流、電圧のリンギングも低減できるという効果が得られる。

【0077】

（第３実施形態）
ハーフブリッジパワー半導体モジュールに使用するハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）或いはローサイドパワー半導体装置（スイッチ）の属性によっては、パワー半導体装置（スイッチ）に高速還流パワーダイオードＦＷＤ（ショットキーダイオードまたは高速ｐｎダイオード）を逆並列に設置する必要がある場合がある。これに該当するのは、たとえば、ＩＧＢＴのように逆導通させることが原理的に困難なバイポーラパワー半導体装置の場合、ユニポーラ型であってもパワー半導体装置（スイッチ）に逆導通型ダイオードが内蔵されていない場合、パワー半導体装置（スイッチ）に内蔵されている逆導通型ダイオードの電流定格では容量が足らない場合、あるいは、何らかの理由で内蔵ダイオードを逆導通させたくない場合、などである。本発明は、以下に述べるようにこのような場合でも適用可能である。

【0078】

第３実施形態においては、ハイサイドパワー半導体装置及びローサイドパワー半導体装置の少なくとも一方が、パワースイッチング素子（１３ＨＴ、１３ＬＴ）とパワースイッチング素子に逆並列に接続された還流用のパワーダイオード（１３ＨＤ、１３ＬＤ）とを備える構成となっている。もしパワースイッチング素子（１３ＨＴ、１３ＬＴ）が逆導通ダイオードを内蔵している場合には、所期の目的を達成するために、パワーダイオード（１３ＨＤ、１３ＬＤ）の定格動作電圧が内蔵逆導通ダイオードの動作電圧よりも十分低くなるようパワーダイオードが選択されているものとする。

【0079】

図５は、第３実施形態に係わるハーフブリッジパワー半導体モジュール３の構成を示す。図５（ａ）はハーフブリッジパワー半導体モジュール３の平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の中で使用している絶縁配線基板１５単体の平面図であり、図５（ｃ）はハーフブリッジパワー半導体モジュール３の回路表現図である。図５（ａ）に引いた線分Ａ１−Ａ１’及び線分Ａ２−Ａ２’に切った断面構造は、図４Ａ（ｂ）のＡ−Ａ’断面図と略同じであり、図５（ａ）の線分Ｂ１−Ｂ１’及び線分Ｂ２−Ｂ２’に切った断面構造は、前記図４（ｃ）Ｂ−Ｂ’断面図と略同じであるため、断面の図示は省略する。

【0080】

ハーフブリッジパワー半導体モジュール３は、第１及び第２実施形態と同様に、一枚の絶縁層（単層）を備える絶縁配線基板１５の上に築かれたハイサイド領域とローサイド領域をブリッジ接続した基本構成を有する。

【0081】

具体的には、ハーフブリッジパワー半導体モジュール３のハイサイド領域には、逆並列接続されたハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴとハイサイドパワー半導体装置（ダイオード）１３ＨＤとが配置されている。ハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴ及びハイサイドパワー半導体装置（ダイオード）１３ＨＤの裏面電極（ドレイン電極、カソード電極）は、正極配線導体１２Ｈの所定の位置に、はんだなどで電気的且つ機械的に接合されている。ハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴ及びハイサイドパワー半導体装置（ダイオード）１３ＨＤの表面主電極（ドレイン電極、カソード電極）は、ボンディングワイヤーなどのハイサイド接続手段１８ＢＴ、１８ＢＤを介して、ブリッジ端子１４Ｂの足甲に結線されている。正極配線導体１２Ｈは、スリット２６Ｈによって、ハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴを置くスイッチ領域１２Ｈ（Ｔ）と、ハイサイドパワー半導体装置（ダイオード）１３ＨＤを置くダイオード領域１２Ｈ（Ｄ）と、に分割されている。

【0082】

同様に、ハーフブリッジパワー半導体モジュール３のローサイド領域には、逆並列接続されたローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴとローサイドパワー半導体装置（ダイオード）１３ＬＤとが配置されている。ローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴ及びローサイドパワー半導体装置（ダイオード）１３ＬＤの裏面電極は、はんだなどでブリッジ配線導体１２Ｂの所定の位置に電気的且つ機械的に接合されている。ローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴ及びローサイドパワー半導体装置（ダイオード）１３ＬＤの表面主電極（ドレイン電極、カソード電極）は、ボンディングワイヤーなどのローサイド接続手段１８ＬＴ、１８ＬＤを介して、負極端子１４Ｌの足甲に結線されている。ブリッジ配線導体１２Ｂは、スリット２６Ｂによって、ローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴを置くスイッチ領域１２Ｂ（Ｔ）と、ローサイドパワー半導体装置（ダイオード）１３ＬＤを置くダイオード領域１２Ｂ（Ｄ）と、に分割されている。

【0083】

スリット（２６Ｈ、２６Ｂ）を設けることにより、次のような作用効果が生まれる。すなわち、スリット２６Ｈは、正極配線導体１２Ｈ（Ｔ）（または１２Ｈ（Ｄ））を一方向に流れる主電流の重心線とハイサイド接続手段（図中では複数のボンディングワイヤー）１８ＨＴ（または１８ＨＤ）を逆方向に流れる主電流の重心線を近接（或いは一致）させ、ハイサイド領域の寄生インダクタンスを一層低減させることができる。同様に、スリット２６Ｂは、ブリッジ配線導体１２Ｂ（Ｔ）（または１２Ｂ（Ｄ））を流れる負荷電流の重心線と複数のボンディングワイヤー１８ＬＴ（または１８ＬＤ）を流れる逆向きの負荷電流の重心線を近接（或いは一致）させ、ローサイド領域の寄生インダクタンスをさらに一層低減させることができる。

【0084】

その他の構成部材は、図１Ａ及び図１Ｂ、或いは図４Ａ及び図４Ｂと同じであり、説明を省略する。

【0085】

また、第３実施形態に係るハーフブリッジパワー半導体モジュール３の製造工程は、図２を用いて説明したハーフブリッジパワー半導体モジュール１の製造工程と変わるところがないので説明を省略する。

【0086】

第３実施形態に係るハーフブリッジパワー半導体モジュール３は、第１実施形態、第２実施形態と同様に、単層の絶縁板１６の両面に各種配線導体と熱歪み緩和導体２２を張り付けた構成の絶縁配線基板１５を備える。よって、２層の絶縁板と３層の導体層からなる比較例（図１０）の絶縁配線基板１１５より熱抵抗が低く、従前のパワー半導体モジュールと全く同等の低い熱抵抗を実現している。

【0087】

図６（ａ）〜（ｄ）の矢印破線は、第３実施形態に係るハーフブリッジパワー半導体モジュール３の定常動作状態において流れる主電流（ＩＬＨ、ＩＬＬ）の流れを示している。すなわち、図６（ａ）は、ハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴがターンオンしているときに流れる主電流（ＩＬＨ）を示し、図６（ｂ）は、ローサイドパワーダイオード１３ＬＤが逆導通（転流）しているときに流れる主電流（ＩＬＬ）を示し、図６（ｃ）は、ローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴがターンオンしているときに流れる主電流（ＩＬＬ）を示し、図６（ｄ）は、ハイサイドパワーダイオード１３ＨＤが逆導通（転流）したているときに流れる主電流（ＩＬＨ）を示す。ハーフブリッジパワー半導体モジュール３は、４つの基本定常動作状態すべてにおいて、絶縁配線基板１５上であっても、主端子（１４Ｈ，１４Ｂ、１４Ｌ）であっても、近接逆平行通流条件を達成していることが確認される。

【0088】

このように、第３実施形態は第１実施形態と第２実施形態と同様に、パワーモジュール内部の寄生インダクタンスと熱抵抗を同時に低減していると言うことができる。

【0089】

ハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴがターンオフする瞬間は、主電流ＩＬＨ（図６（ａ））は減少しつつ、図６（ｂ）のパワーダイオード１３ＬＤの主電流ＩＬＬ（図６（ｂ））は増加するように、主電流（ＩＬＨ、ＩＬＬ）が同時に流れる。このような過渡状態であっても、主電流（ＩＬＨ、ＩＬＬ）の各々は、ハイサイド及びローサイドの各領域で近接逆平行通流を達成している。このため、過渡状態でも寄生インダクタンスが小さくなり、結果としてハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴに印加されるサージ電圧の発生を抑制するという効果を奏することができる。

【0090】

一方、ローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴがターンオフする瞬間も、主電流ＩＬＬ（図６（ｃ））は減少しつつ、パワーダイオード１３ＨＤの主電流ＩＬＨ（図６（ｄ））は増加するように、主電流（ＩＬＨ、ＩＬＬ）が同時に流れる。このような過渡状態であっても、主電流（ＩＬＨ、ＩＬＬ）の各々は、ハイサイド及びローサイドの各領域で近接逆平行通流を達成している。このため、寄生インダクタンスが小さくなり、結果としてローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴに印加されるサージ電圧の発生を抑制するという効果を奏することができる。

【0091】

更に、ハイサイド及びローサイドの各領域で近接逆平行通流を達成しているため、パワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴ、１３ＬＴがターンオンする瞬間も寄生インダクタンスが低い状態が維持されている。つまり、第３実施の形態ハーフブリッジパワー半導体モジュール３はパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴ、１３ＬＴがターンオンする瞬間もターンオフする瞬間も寄生インダクタンスが低く抑制されている。このため、寄生インダクタンスと主電流の急激変化で引き起こされる電流リンギングや電圧リンギングを抑制することができる。

【0092】

（変形例１）
ここで、第３実施形態に係わる変形例１を説明する。図７（ａ）は、変形例１に係わるハーフブリッジパワー半導体モジュール３−１の構成を示す平面図であり、図７（ｂ）はハーフブリッジパワー半導体モジュール３−１に使用している絶縁配線基板１５の平面図である。要部断面構造は、図１Ａ（ｂ）、図１Ａ（ｃ）、及び図１Ｂ（ａ）と基本的に変わらないから、図示を省略する。また、回路表現図も図５（ｃ）と同じであるから、図示を省略する。

【0093】

ハーフブリッジパワー半導体モジュール３（図５）と変形例１に係わるハーフブリッジパワー半導体モジュール３−１（図７）との相違点を説明する。第１の相違は、ローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴとローサイドパワー半導体装置（ダイオード）１３ＬＤの配置が入れ替わっていることである。この位置の入れ替わりにより、ハイサイド側とローサイド側の配置が入出力端子（１４Ｈ、１４Ｂ、１４Ｌ）を境に略左右対称に配置されている。このため、変形例１によれば、ハーフブリッジパワー半導体モジュール３と比べて、ハイサイドとローサイドの寄生インダクタンスの総合バランスが良好に取れるという効果が得られる。

【0094】

また、第１の相違に起因して、次に示す第２の相違が生まれる。すなわち、ローサイドのゲート信号端子１４ＬＧとソース信号端子１４ＬＳが下部に移動し、ブリッジ配線導体１２Ｂ（Ｄ）上部のスペースが空く。これにより、絶縁配線基板（モジュール）１５の縦寸法が小さくできるという利点が生じる。

【0095】

ハーフブリッジパワー半導体モジュールは、ＰＷＭ変調を行うＤＣ−ＤＣコンバータや正弦波波形を出力するＰＷＭインバータのように、同極性の電力パルスを連続して出力する用途にしばしば用いられる。この場合、一方のサイド（例えばハイサイド）のスイッチをターンオン或いはターンオフし、他方のサイド（例えばローサイド）のダイオードに転流させる動作を繰り返す。このような動作モードの場合には、変形例１のハーフブリッジパワー半導体モジュール３−１（図７）よりも、第３実施形態のハーフブリッジパワー半導体モジュール３（図５）の方が、寄生インダクタンスのアンバランスの悪影響は少なく、優れている。この例で分かるように、用途によって最良の実施形態やその変形例を選ぶべきである。この指針は実施形態全体に共通して適用される。

【0096】

変形例１のハーフブリッジパワー半導体モジュール３−１の製造工程は第１実施形態（図２）と同じなので説明は省略する。

【0097】

（第４実施形態）
第１乃至第３実施形態及びその変形例においては、ハイサイド領域とローサイド領域の中央にブリッジ端子１４Ｂを配置する構成であった。しかし、本発明はこのようなレイアウトに限定されるものではない。第４実施形態は、本発明がブリッジ端子１４Ｂを中央に配置しない構成でも実現可能であることを示す一例である。

【0098】

図８Ａ及び図８Ｂは、第４実施形態にかかるハーフブリッジパワー半導体モジュール４の構造を示す。ハーフブリッジパワー半導体モジュール４は、第１実施例（図１Ａ及び図１Ｂ）のレイアウトを変更した一例であるが、２実施形態や第３実施形態のモジュールのレイアウト変更も同様の思想に基づいて可能であることを始めに断っておきたい。図８Ａ（ａ）は平面図であり、図８Ｂ（ａ）は図８Ａ（ａ）の線分Ａ−Ａ’で切断した断面図、図８Ｂ（ｂ）は図８Ａ（ａ）の線分Ｂ−Ｂ’切断した断面図、図８Ｂ（ｃ）は図８Ａ（ａ）の線分Ｃ−Ｃ’で切断した断面図、図８Ｂ（ｄ）は図８Ａ（ａ）の線分Ｄ−Ｄ’で切断した断面図である。図８Ａ（ｂ）は絶縁配線基板１５単独の平面図である。回路表現図は前記図１Ｂ（ｂ）と同じなので描画を省略する。図１と同じ記号を付した図８の各要素は図１の各要素と同じであるから説明は省略するか、簡単な説明に留める。

【0099】

絶縁配線基板１５は、絶縁板１６の表面に貼付された各種配線導体（正極配線導体１２Ｈ、ブリッジ配線導体１２Ｂ、負極配線導体１２Ｌ、１２ＨＧ、１２ＨＳ、１２ＬＧ、１２ＬＳ）と、絶縁板１６の裏面に貼付された熱歪み配線導体２２とを備える、単層の絶縁配線基板である。図８Ａ（ｂ）に示すように、ブリッジ配線導体１２Ｂは、ハイサイド領域、ローサイド領域に分岐して存在している。

【0100】

ハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴ及びローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴの各々は、逆導通ダイオードを内蔵している。ハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴの裏面は、正極配線導体１２Ｈに接合され、ローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴの裏面は、ブリッジ配線導体１２Ｂに接合されている。

【0101】

ブリッジ端子１４Ｂは、起立型端子であって、ハイサイド領域およびローサイド領域のブリッジ配線導体１２Ｂに接合されている。ハイサイド端子１４Ｈは、起立型端子であって、正極配線導体１２Ｈに接合され、ブリッジ端子１４Ｂに近接し、かつ、ブリッジ端子１４Ｂとハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴの間に所在する。ローサイド端子１４Ｌは、起立型端子であって、負極配線導体１２Ｌに接合され、ブリッジ端子１４Ｂに近接し、かつ、ブリッジ端子１４Ｂとローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴの間に所在する。

【0102】

ハイサイド接続手段１８ＢＴは、ハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＨＴの表面電極（ソースまたはエミッタ電極）と起立型ブリッジ端子１４Ｂの足甲を接続する。ローサイド接続手段１８ＬＴは、ローサイドパワー半導体装置（スイッチ）１３ＬＴの表面電極（ソースまたはエミッタ電極）と起立型ローサイド端子１４Ｌの足甲を接続する。

【0103】

第４実施形態に係るハーフブリッジパワー半導体モジュール４は、図２を用いて説明した製造工程で製作できるので製造工程の説明は省略する。

【0104】

第４実施形態に係るハーフブリッジパワー半導体モジュール４は、図８Ｂ（ａ）〜（ｄ）に示すように、単層の絶縁板１６の両面に各種配線導体と熱歪み緩和導体２２を張り付けた絶縁配線基板１５を備える。よって、２層の絶縁板と３層の導体層からなる比較例（図１０）の絶縁配線基板１１５より熱抵抗が低く、従前のパワー半導体モジュールと全く同等の低い熱抵抗を実現していると言える。

【0105】

図９（ａ）〜（ｄ）に記載された矢印及び破線は、ハーフブリッジパワー半導体モジュール４の４つの定常動作状態において流れる主電流（ＩＬＨ、ＩＬＬ）を示す。全定常動作状態において、絶縁配線基板１５上、及び主端子１４Ｈ，１４Ｂ、１４Ｌで、ハーフブリッジパワー半導体モジュール３は近接逆平行通流の条件を満足していることが分かる。よって、第４実施形態に係るハーフブリッジパワー半導体モジュール４は、第１実施形態のハーフブリッジパワー半導体モジュール１と同等の低寄生インダクタンスを達成していると言える。

【0106】

主回路の寄生インダクタンスが小さくなったため、内部のパワー半導体装置（スイッチ）がターンオフする瞬間に発生するサージ電圧を顕著に低減することができる。さらには、寄生インダクタンスと主電流の急激変化で引き起こされる電流リンギングや電圧リンギングを抑制することができる。

【0107】

以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

【符号の説明】

【0108】

１〜４、３−１ ハーフブリッジパワー半導体モジュール
１２Ｈ、１２Ｈ（Ｔ）、１２Ｈ（Ｄ） 正極配線導体
１２Ｌ、１２Ｌ（Ｔ）、１２Ｌ（Ｄ） 負極配線導体
１２Ｂ、１２Ｂ（Ｔ）、１２Ｂ（Ｄ） ブリッジ配線導体
１２ＨＧ、１２ＬＧ ゲート（ベース）信号配線導体
１２ＨＳ、１２ＬＳ ソース（エミッタ）信号配線導体
１３ＨＴ ハイサイドパワー半導体装置（スイッチ）
１３ＨＤ ハイサイドパワー半導体装置（ダイオードＦＷＤ）
１３ＬＴ ローサイドパワー半導体装置（スイッチ）
１３ＬＤ ローサイドパワー半導体装置（ダイオードＦＷＤ）
１４Ｈ 起立型ハイサイド端子
１４Ｌ 起立型ローサイド端子
１４Ｂ 起立型ブリッジ端子
１４ＨＧ、１４ＬＧ 起立型ゲート信号端子
１４ＨＳ、１４ＬＳ 起立型ソース信号端子
１５ 絶縁配線基板
１６ 絶縁板
１８ＢＴ、１８ＢＤ ハイサイド接続手段（複数のボンディングワイヤーなど）
１８ＬＴ、１８ＬＤ ローサイド接続手段（複数のボンディングワイヤーなど）
１８ＨＧ、１８ＬＧ ゲート信号接続手段（複数のボンディングワイヤーなど）
１８ＨＳ、１８ＬＳ ソース信号接続手段（複数のボンディングワイヤーなど）
ＩＬＨ、ＩＬＬ 主電流

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】