特許 6962945 パワー半導体モジュールおよびそれを用いた電力変換装置

(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】6962945

(24)【登録日】2021年10月18日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】パワー半導体モジュールおよびそれを用いた電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20211025BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20211025BHJP

   H01L 25/18 20060101ALI20211025BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 Z

   H01L25/04 C

【請求項の数】15

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2019-13947(P2019-13947)

(22)【出願日】2019年1月30日

(65)【公開番号】特開2020-124030(P2020-124030A)

(43)【公開日】2020年8月13日

【審査請求日】2021年1月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000233273

【氏名又は名称】株式会社 日立パワーデバイス

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 大介

(72)【発明者】

【氏名】増田 徹

(72)【発明者】

【氏名】早川 誠一

(72)【発明者】

【氏名】高柳 雄治

【審査官】 石坂 知樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１２５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１８／０５６２１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２３４６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１４８７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７８７７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０１Ｌ ２５／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一の絶縁基板上に搭載され、第一の主電極と第二の主電極とゲート電極を備える第一のスイッチング素子と、
第二の絶縁基板上に搭載され、第三の主電極と第四の主電極とゲート電極を備える第二のスイッチング素子と、
第三の絶縁基板上に搭載され、第五の主電極と第六の主電極とゲート電極を備える第三のスイッチング素子と、
第四の絶縁基板上に搭載され、第七の主電極と第八の主電極とゲート電極を備える第四のスイッチング素子と、
前記第一の主電極と電気的に接続される第一の主端子と、
前記第二の主電極と電気的に接続される第二の主端子と、
前記第三の主電極と電気的に接続される第三の主端子と、
前記第四の主電極と電気的に接続される第四の主端子と、
前記第五の主電極と電気的に接続される第五の主端子と、
前記第七の主電極と電気的に接続される第六の主端子と、
前記第一のスイッチング素子のゲート電極と電気的に接続された第一の配線パターンと、
前記第二のスイッチング素子のゲート電極に電気的に接続された第二の配線パターンと、
前記第三のスイッチング素子のゲート電極と電気的に接続された第三の配線パターンと、
前記第四のスイッチング素子のゲート電極に電気的に接続された第四の配線パターンと、
前記第一のスイッチング素子のゲート電極と前記第一の配線パターンを電気的に接続する第一の導体と、
前記第二のスイッチング素子のゲート電極と前記第二の配線パターンを電気的に接続する第二の導体と、
前記第三のスイッチング素子のゲート電極と前記第三の配線パターンを電気的に接続する第三の導体と、
前記第四のスイッチング素子のゲート電極に前記第四の配線パターンを電気的に接続する第四の導体と、
前記第二の主電極に電気的に接続された第五の配線パターンと、
前記第四の主電極に電気的に接続された第六の配線パターンと、
前記第六の主電極に電気的に接続された第七の配線パターンと、
前記第八の主電極に電気的に接続された第八の配線パターンと、
前記第二の主電極と前記第五の配線パターンを電気的に接続する第五の導体と、
前記第四の主電極と前記第六の配線パターンを電気的に接続する第六の導体と、
前記第六の主電極と前記第七の配線パターンを電気的に接続する第七の導体と、
前記第八の主電極と前記第八の配線パターンを電気的に接続する第八の導体と、
前記第一の配線パターンおよび前記第二の配線パターンと電気的に接続された第一の補助端子と、
前記第三の配線パターンおよび前記第四の配線パターンと電気的に接続された第二の補助端子と、
前記第五の配線パターンおよび前記第六の配線パターンと電気的に接続された第三の補助端子と、
前記第七の配線パターンおよび前記第八の配線パターンと電気的に接続された第四の補助端子と、
前記第一の主電極と前記第六の主電極を電気的に接続する第九の導体と、
前記第三の主電極と前記第八の主電極を電気的に接続する第十の導体と、
を備えたパワー半導体モジュールにおいて、
前記第一の主電極と前記第三の主電極との間のインピーダンス値と、前記第五の主電極と前記第七の主電極との間のインピーダンス値と、前記第六の主電極と前記第八の主電極との間のインピーダンス値のうち、最小のインピーダンス値よりも、前記第二の主電極と前記第四の主電極との間のインピーダンス値が大きいこと特徴とするパワー半導体モジュール。

【請求項2】

請求項１に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記第二の主電極と前記第四の主電極との間のインピーダンス値は、前記第六の主電極から前記第七の導体、前記第七の配線パターン、前記第七の配線パターンと前記第八の配線パターンとの間の配線と前記第四の補助端子との接続点、前記第八の配線パターン、前記第八の導体を通り、前記第八の主電極に至る経路のインピーダンス値以上であることを特徴とするパワー半導体モジュール。

【請求項3】

請求項１に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記第五の主電極と前記第七の主電極間は、前記パワー半導体モジュール内部で導体により電気的に接続されていることを特徴とするパワー半導体モジュール。

【請求項4】

請求項１に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記第六の主電極と前記第八の主電極間は、前記パワー半導体モジュール内部で導体により電気的に接続されていることを特徴とするパワー半導体モジュール。

【請求項5】

請求項１に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記第一の主電極と前記第三の主電極間は、前記パワー半導体モジュール内部で導体により電気的に接続されていることを特徴とするパワー半導体モジュール。

【請求項6】

請求項１に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記第二の主電極から前記第五の導体、前記第五の配線パターン、前記第五の配線パターンと前記第六の配線パターンの間の配線と前記第三の補助端子との接続点、前記第六の配線パターン、前記第六の導体を通り、前記第四の主電極に至る経路の間に抵抗器が接続されていることを特徴とするパワー半導体モジュール。

【請求項7】

請求項１に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記第二の主電極から前記第五の導体、前記第五の配線パターン、前記第五の配線パターンと前記第六の配線パターンの間の配線と前記第三の補助端子との接続点、前記第六の配線パターン、前記第六の導体を通り、前記第四の主電極に至る経路の間にインダクタが接続されていることを特徴とするパワー半導体モジュール。

【請求項8】

請求項１に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記第二の主電極から前記第五の導体、前記第五の配線パターン、前記第五の配線パターンと前記第六の配線パターンの間の配線と前記第三の補助端子との接続点、前記第六の配線パターン、前記第六の導体を通り、前記第四の主電極に至る経路の配線長を、前記第六の主電極から前記第七の導体、前記第七の配線パターン、前記第七の配線パターンと前記第八の配線パターンの間の配線と前記第四の補助端子との接続点、前記第八の配線パターン、前記第八の導体を通り、前記第八の主電極に至る経路の配線長より長くしたことを特徴とするパワー半導体モジュール。

【請求項9】

請求項４に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記第五の主電極と前記第七の主電極間は、前記パワー半導体モジュール内部で導体により電気的に接続されていることを特徴とするパワー半導体モジュール。

【請求項10】

請求項５に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記第六の主電極と前記第八の主電極間は、前記パワー半導体モジュール内部で導体により電気的に接続されていることを特徴とするパワー半導体モジュール。

【請求項11】

請求項６に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記第一の主電極と前記第三の主電極間は、前記パワー半導体モジュール内部で導体により電気的に接続されていることを特徴とするパワー半導体モジュール。

【請求項12】

請求項１０に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記第五の主電極と前記第七の主電極間は、前記パワー半導体モジュール内部で導体により電気的に接続されていることを特徴とするパワー半導体モジュール。

【請求項13】

請求項１１に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記第六の主電極と前記第八の主電極間は、前記パワー半導体モジュール内部で導体により電気的に接続されていることを特徴とするパワー半導体モジュール。

【請求項14】

請求項１３に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記第五の主電極と前記第七の主電極間は、前記パワー半導体モジュール内部で導体により電気的に接続されていることを特徴とするパワー半導体モジュール。

【請求項15】

請求項１から１４のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュールを搭載したことを特徴とする電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パワー半導体モジュールおよびそれを用いた電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電力変換装置は、電力の交流−直流変換、直流−交流変換あるいは交流電力の周波数変換や直流電力の電圧変換などの機能を備える。このような変換機能を果たすために、電力変換装置は、スイッチング機能を備えたパワー半導体モジュールのＯＮ、ＯＦＦ動作により電力を変換する電力変換回路を備える。

【0003】

電力変換装置に用いられるパワー半導体モジュールは、一般的に、放熱用の金属ベースの上に、配線パターンを形成した絶縁基板をはんだ等で接合し、その絶縁基板の配線パターンの上に複数のスイッチング素子（半導体素子）を並列接続することで構成される。

【0004】

絶縁基板は、大型化すると熱による反りの問題が発生するためサイズに限界がある。そのため、大電力用パワー半導体モジュールでは複数のスイッチング素子（半導体素子）を搭載した絶縁基板をさらに並列接続することで、電流定格を増加させている。

【0005】

本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献１のような技術がある。特許文献１では「１ｉｎ１モジュールにおいて並列接続したスイッチング素子の容量と配線インダクタンス間のＬＣ共振の対策として、スイッチング素子の主電極間を導体部材により電気的に接続する方法」が提案されている。ここで、１ｉｎ１モジュールとは、１つのパワー本導体モジュール内に、１つのスイッチング素子もしくは逆並列接続された１つのスイッチング素子と１つのダイオードを搭載したものである。

【0006】

一方、電力変換回路のさらなる小形化のために、例えば、特許文献２に開示されているような２ｉｎ１モジュールの要求が高まっている。２ｉｎ１モジュールは、１つのモジュールでハーフブリッジ回路を構成したもので、絶縁基板をモジュール内部で２直列接続し、一方を上アーム、他方を下アームとしたものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第５６３７９４４号公報

【特許文献2】特開２００９−２７８７７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記特許文献２のような２ｉｎ１モジュールは、１ｉｎ１モジュールと比較して、上下アーム間の配線距離を短縮できるため、小形化や低インダクタンス化等の利点がある。

【0009】

しかしながら、上下アーム間のインダクタンスが小さくなると上下アーム間のＬＣ共振による共振電流Ｉｒが発生しやすくなり、その共振電流Ｉｒがゲート配線に通流するとゲート電圧振動が発生してしまう。このゲート電圧振動はスイッチング素子の内蔵ゲート抵抗値を高めることでダンピング抵抗の強化により抑制できるが、内蔵ゲート抵抗値を高めるとスイッチング速度が遅くなり、その結果、スイッチング損失が増加する問題がある。

【0010】

そこで、本発明の目的は、ハーフブリッジ回路を構成する２ｉｎ１パワー半導体モジュールにおいて、上下アーム間のＬＣ共振によるゲート電圧振動の抑制と低損失化の両立が可能なパワー半導体モジュールおよびそれを用いた電力変換装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明は、第一の絶縁基板上に搭載され、第一の主電極と第二の主電極とゲート電極を備える第一のスイッチング素子と、第二の絶縁基板上に搭載され、第三の主電極と第四の主電極とゲート電極を備える第二のスイッチング素子と、第三の絶縁基板上に搭載され、第五の主電極と第六の主電極とゲート電極を備える第三のスイッチング素子と、第四の絶縁基板上に搭載され、第七の主電極と第八の主電極とゲート電極を備える第四のスイッチング素子と、前記第一の主電極と電気的に接続される第一の主端子と、前記第二の主電極と電気的に接続される第二の主端子と、前記第三の主電極と電気的に接続される第三の主端子と、前記第四の主電極と電気的に接続される第四の主端子と、前記第五の主電極と電気的に接続される第五の主端子と、前記第七の主電極と電気的に接続される第六の主端子と、前記第一のスイッチング素子のゲート電極と電気的に接続された第一の配線パターンと、前記第二のスイッチング素子のゲート電極に電気的に接続された第二の配線パターンと、前記第三のスイッチング素子のゲート電極と電気的に接続された第三の配線パターンと、前記第四のスイッチング素子のゲート電極に電気的に接続された第四の配線パターンと、前記第一のスイッチング素子のゲート電極と前記第一の配線パターンを電気的に接続する第一の導体と、前記第二のスイッチング素子のゲート電極と前記第二の配線パターンを電気的に接続する第二の導体と、前記第三のスイッチング素子のゲート電極と前記第三の配線パターンを電気的に接続する第三の導体と、前記第四のスイッチング素子のゲート電極に前記第四の配線パターンを電気的に接続する第四の導体と、前記第二の主電極に電気的に接続された第五の配線パターンと、前記第四の主電極に電気的に接続された第六の配線パターンと、前記第六の主電極に電気的に接続された第七の配線パターンと、前記第八の主電極に電気的に接続された第八の配線パターンと、前記第二の主電極と前記第五の配線パターンを電気的に接続する第五の導体と、前記第四の主電極と前記第六の配線パターンを電気的に接続する第六の導体と、前記第六の主電極と前記第七の配線パターンを電気的に接続する第七の導体と、
前記第八の主電極と前記第八の配線パターンを電気的に接続する第八の導体と、前記第一の配線パターンおよび前記第二の配線パターンと電気的に接続された第一の補助端子と、前記第三の配線パターンおよび前記第四の配線パターンと電気的に接続された第二の補助端子と、前記第五の配線パターンおよび前記第六の配線パターンと電気的に接続された第三の補助端子と、前記第七の配線パターンおよび前記第八の配線パターンと電気的に接続された第四の補助端子と、前記第一の主電極と前記第六の主電極を電気的に接続する第九の導体と、前記第三の主電極と前記第八の主電極を電気的に接続する第十の導体と、を備えたパワー半導体モジュールにおいて、前記第一の主電極と前記第三の主電極との間のインピーダンス値と、前記第五の主電極と前記第七の主電極との間のインピーダンス値と、前記第六の主電極と前記第八の主電極との間のインピーダンス値のうち、最小のインピーダンス値よりも、前記第二の主電極と前記第四の主電極との間のインピーダンス値が大きいこと特徴とする。

【0012】

また、本発明は、上記のパワー半導体モジュールを搭載したことを特徴とする電力変換装置である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ハーフブリッジ回路を構成する２ｉｎ１パワー半導体モジュールにおいて、上下アーム間のＬＣ共振によるゲート電圧振動の抑制と低損失化を両立することができる。

【0014】

これにより、高効率な電力変換装置を提供することができる。

【0015】

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第一の実施形態の構成を示した平面図

【図2】本発明の第一の実施形態の等価回路図および外部回路との接続例

【図3】ＬＣ共振電流Ｉｒ経路を示した図

【図4】従来技術の構成を示した平面図

【図5】従来技術によるパワー半導体モジュールの等価回路図

【図6】従来技術と本発明の第一の実施形態における２回目ターンオン時の波形のシミュレーション結果を比較した図

【図7】本発明の第二の実施形態の構成を示した平面図

【図8】本発明の第三の実施形態の構成を示した平面図

【図9】本発明の第三の実施形態の等価回路図とＬＣ共振電流Ｉｒ経路を示した図

【図10】従来技術と本発明の第三の実施形態における２回目ターンオン時の波形のシミュレーション結果を比較した図

【図11】本発明の第四の実施形態の構成を示した平面図

【図12】本発明の第四の実施形態の等価回路図および外部回路との接続例

【図13】本発明の第五の実施形態の構成を示した平面図

【図14】本発明の第五の実施形態の等価回路図および外部回路との接続例

【図15】本発明の第六の実施形態の構成を示した平面図

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。また、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

【実施例1】

【0018】

本発明の第一の実施形態を図１から図６に基づき詳細に説明する。まず、図１で本発明の第一の実施形態の構成について説明する。次に、図２で本発明の第一の実施形態の等価回路図とその動作（作用）を説明する。そして、図３で本発明の第一の実施形態によるゲート電圧振動の抑制効果について説明する。また、図４と図５で上下アームのゲート配線に対して平等に（均等に）ゲート電圧振動の対策を講じた構成とその等価回路を説明し、図６で図４や図５で示した構成と本発明の第一の実施形態とのゲート電圧波形を比較する。

【0019】

図１は本発明の第一の実施形態の構成を示した平面図である。図１を用いて本発明の第一の実施形態の構成について説明する。第一の実施形態では、放熱用金属板１００上に第一から第四の絶縁基板４枚（１，２，３，４）と、第一と第二の絶縁子基板２枚（９８，９９）が配置される。そして、底面の放熱用金属板部分以外を樹脂筐体１０１で囲っている。樹脂筐体１０１と放熱用金属板１００で囲われたパワー半導体モジュール内は、ゲルや硬質樹脂などの絶縁材が充填され、内部の絶縁性を保っている。

【0020】

第一から第四の絶縁基板（１，２，３，４）には、第一から第四のスイッチング素子（５，６，７，８）と第一から第四のダイオード（７２，７３，７４，７５）が一つずつ搭載されている。スイッチング素子は２つの主電極と１つのゲート電極を備えている。ダイオードはカソード電極とアノード電極を備えている。

【0021】

第一から第四のスイッチング素子（５，６，７，８）の第一の主電極、第三の主電極、第五の主電極、第七の主電極は、はんだ接合や金属焼結接合などによりそれぞれ、第一の主電極用配線パターン９、第三の主電極用配線パターン１１、第五の主電極用配線パターン１３、第七の主電極用配線パターン１５と電気的に接続される。

【0022】

なお、以後説明する配線パターンも含め、配線パターンの材料には銅やアルミニウムなどの導電材料を用いる。また、以後説明する「接続」とは、特に断りがなければ全て電気的な接続を意味する。

【0023】

第一から第四のダイオード（７２，７３，７４，７５）のカソード電極も同様にそれぞれ、第一の主電極用配線パターン９、第三の主電極用配線パターン１１、第五の主電極用配線パターン１３、第七の主電極用配線パターン１５と接続される。

【0024】

第一から第四のスイッチング素子（５，６，７，８）の第二の主電極１０、第四の主電極１２、第六の主電極１４、第八の主電極１６は、第一から第四のダイオードのアノード電極（７６，７７，７８，７９）と配線（８０，８１，８２，８３）により接続される。つまり、各絶縁基板において、スイッチング素子とダイオードは並列接続される。

【0025】

なお、以後説明する配線や導体も含め、配線や導体にはアルミニウムワイヤ、銅ワイヤ、銅リードなどを用いる。また、スイッチング素子には、Ｓｉ−ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などを用いる。ダイオードには、Ｓｉ−ｐｎダイオードやＳｉＣ−ＳＢＤ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｏｄｅ）などを用いる。

【0026】

第一から第四のスイッチング素子のゲート電極（１７，１８，１９，２０）は、第一から第四の導体（４３，４４，４５，４６）により、第一から第四の配線パターン（２７，２８，２９，３０）と接続される。

【0027】

第一の配線パターン２７と第二の配線パターン２８は、配線５６と配線５７により第一の下アーム共通配線パターン３５に接続される。第一の下アーム共通配線パターン３５は、配線６４により第一の補助端子３９と接続され、樹脂筐体１０１の外部へと引き出される。

【0028】

第三の配線パターン２９と第四の配線パターン３０も同様に、配線５８と配線５９により第一の上アーム共通配線パターン３７に接続される。第一の上アーム共通配線パターン３７も、配線６５により第二の補助端子４０と接続され、樹脂筐体１０１の外部へと引き出される。

【0029】

第一から第四のスイッチング素子の第二の主電極１０、第四の主電極１２、第六の主電極１４、第八の主電極１６は、第五から第八の導体（４７，４８，４９，５０）により、第五から第八の配線パターン（３１，３２，３３，３４）と電気的に接続される。

【0030】

第五の配線パターン３１と第六の配線パターン３２は、配線６０と配線６１により第二の下アーム共通配線パターン３６に電気的に接続される。第二の下アーム共通配線パターン３６は、配線６６により第三の補助端子４１と接続され、樹脂筐体１０１の外部へと引き出される。

【0031】

第七の配線パターン３３と第八の配線パターン３４も同様に、配線６２と配線６３により第二の上アーム共通配線パターン３８に電気的に接続される。第二の上アーム共通配線パターン３８も、配線６７により第四の補助端子４２と接続され、樹脂筐体１０１の外部へと引き出される。

【0032】

第五の主電極用配線パターン１３と第七の主電極用配線パターン１５は、配線７０と配線７１により、それぞれ第五の主端子２５と第六の主端子２６と接続され、樹脂筐体１０１の外部へと引き出される。

【0033】

第一の主電極用配線パターン９と第三の主電極用配線パターン１１はそれぞれ接合面１１４と接合面１１５で、超音波金属接合により第一の主端子２１と第三の主端子２３と接続され、樹脂筐体１０１の外部へと引き出される。

【0034】

第二の主電極１０と第四の主電極１２は配線６８と配線６９によりそれぞれ第二の主端子２２と第四の主端子２４と接続され、樹脂筐体１０１の外部へと引き出される。

【0035】

原理については図３を用いて後述するが、実施例１では、スイッチング時のゲート電圧振動を抑制するために、第六の主電極１４と第八の主電極１６を第十二の導体５４で接続する。

【0036】

図２に本発明の第一の実施形態の等価回路図および外部回路との接続例を示す。まず、図２の回路の構成を説明して、次に図２を用いて本発明の第一の実施形態の動作例について説明する。なお、本発明はスイッチング時の高周波現象を対象にしているため、図２の等価回路図では配線、導体、配線パターンをすべてインダクタンスの回路記号で表記する。

【0037】

本発明によるパワー半導体モジュールでは、第五の主端子２５と第六の主端子２６の間、第一の主端子２１と第三の主端子２３の間、第二の主端子２２と第四の主端子２４の間は、それぞれ外部の配線（８７，８８，９４，９５，９１，９２）で接続されて使用することを想定している。

【0038】

つまり、第一の絶縁基板１に搭載された第一のスイッチング素子５および第一のダイオード７２と、第二の絶縁基板２に搭載された第二のスイッチング素子６および第二のダイオード７３は並列接続される。また、第三の絶縁基板３に搭載された第三のスイッチング素子７および第三のダイオード７４と、第四の絶縁基板４に搭載された第四のスイッチング素子８および第四のダイオード７５も並列接続される。

【0039】

スイッチング素子とダイオードをそれぞれ複数並列接続することで、パワー半導体モジュールの定格電流容量を増加させることができる。しかし、上述したように、熱による反りの問題から絶縁基板のサイズには限界があるため、本発明では、スイッチング素子とダイオードを搭載した絶縁基板を並列接続することで定格電流容量を増加している。

【0040】

第一の絶縁基板１と第二の絶縁基板２に搭載されたスイッチング素子とダイオードの並列回路と、第三の絶縁基板３と第四の絶縁基板４に搭載されたスイッチング素子とダイオードの並列回路は、第九の導体５１と第十の導体５２によって直列接続される。

【0041】

このように、本発明はパワー半導体モジュール内部で２つのスイッチング素子が直列接続され、その高電位端子（第五の主端子２５と第六の主端子２６）と中間電位端子（第一の主端子２１と第三の主端子２３）と低電位端子（第二の主端子２２と第四の主端子２４）の３つの電位の端子を設けて、ハーフブリッジ回路を構成した２ｉｎ１モジュール１４４である。

【0042】

上述したように、２ｉｎ１モジュールは、１ｉｎ１モジュールと比較して、上下アーム間の配線接続を短縮できるため、小形化や低インダクタンス化等の利点がある。

【0043】

また、図示していないが、通流する電流の極性が逆である高電位端子（第五の主端子２５と第六の主端子２６）と低電位端子（第二の主端子２２と第四の主端子２４）を平行、且つ近接した配置とすることで、両者の間の相互インダクタンスを増加することができる。その結果、高電位端子（第五の主端子２５と第六の主端子２６）と低電位端子（第二の主端子２２と第四の主端子２４）の配線インダクタンスを低減でき、２ｉｎ１モジュールの配線インダクタンスをさらに低減することできる。

【0044】

高電位端子（第五の主端子２５と第六の主端子２６）と中間電位端子（第一の主端子２１と第三の主端子２３）間に接続された第三のスイッチング素子７、第四のスイッチング素子８、第三のダイオード７４および第四のダイオード７５を上アーム、中間電位端子（第一の主端子２１と第三の主端子２３）と低電位端子（第二の主端子２２と第四の主端子２４）間に接続された第一のスイッチング素子５、第二のスイッチング素子６、第一のダイオード７２および第二のダイオード７３を下アームと呼ぶ。

【0045】

図２では、一例として中間電位端子（第一の主端子２１と第三の主端子２３）と低電位端子（第二の主端子２２と第四の主端子２４）の間に配線（９１，９２，９４，９５）を介してインダクタンス負荷９６を接続した上アーム駆動のハーフブリッジ回路の構成を示している。

【0046】

高電位端子（第五の主端子２５と第六の主端子２６）と低電位端子（第二の主端子２２と第四の主端子２４）の間には配線（８７，８８，８９，９１，９２，９３）を介してコンデンサ８５が接続される。また、コンデンサ８５には配線８６と配線９０を介して、直流電源８４が接続される。

【0047】

続いて、図１および図２を用いて、本発明の第一の実施形態の動作（作用）について、電力変換回路に搭載された際に繰り返されるスイッチング動作順を例に説明する。まず、初期状態は上下アームのスイッチング素子は全てＯＦＦの状態である。上アームの第三のスイッチング素子７と第四のスイッチング素子８は並列動作させるために、第二の補助端子４０と第四の補助端子４２を介して共通のゲート駆動電源１０２に接続される。また、下アームも同様に第一のスイッチング素子５と第二のスイッチング素子６は並列動作させるために、第一の補助端子３９と第三の補助端子４１を介して共通のゲート駆動電源１０２に接続される。

【0048】

ゲート駆動電源１０２から負電圧を補助端子に印加することで、スイッチング素子をＯＦＦの状態に制御できる。例えばスイッチング素子がＩＧＢＴの場合、ＯＦＦ時に−１５Ｖ程度を補助端子に印加する。図２の回路において、上下アームのスイッチング素子が全てＯＦＦの状態の時には直流電源電圧Ｖｃｃは上アームに印加され、インダクタンス負荷９６には直流電源電圧Ｖｃｃは印加されないため、電流は流れない。

【0049】

次に、初期状態から上アームのスイッチング素子をＯＮ状態（１回目のターンオン）にする。ゲート駆動電源１０２から正電圧を補助端子に印加することで、スイッチング素子をＯＮの状態に制御できる。例えばスイッチング素子がＩＧＢＴの場合、ＯＮ時に＋１５Ｖ程度のゲート電圧を補助端子に印加する。

【0050】

上アームのスイッチング素子がＯＮ状態となると、インダクタンス値がＬｌｏａｄ［Ｈ］のインダクタンス負荷９６に直流電源電圧Ｖｃｃが印加され、Ｖｃｃ／Ｌｌｏａｄの傾きで増加する電流が上アームのスイッチング素子を介してインダクタンス負荷９６に通流する。

【0051】

そして、上アームのスイッチング素子をＯＮ状態からＯＦＦ状態にすると、上アームのスイッチング素子の電流Ｉｃ＿Ｈは遮断され、電流はインダクタンス負荷９６と下アームのダイオードの間の経路に転流する。そこから、再び上アームのスイッチング素子をＯＦＦ状態からＯＮ状態（２回目のターンオン）にすると、電流は上アームのスイッチング素子とインダクタンス負荷９６の間の経路に転流する。

【0052】

この２回目のターンオン時を例に、ゲート電圧振動の発生原理を説明する。２回目のターンオン時に理想的には上アームの第三のスイッチング素子７と第四のスイッチング素子８には電流が均等に流れる。しかし、スイッチング素子間の特性ばらつきやゲート配線インピーダンスのばらつき等で第三のスイッチング素子７と第四のスイッチング素子８の電流が不均等になると、並列接続された絶縁基板間で電位差が生じ、電位差を減らす方向に電流が流れる。このときに下アームのスイッチング素子とダイオードの空乏層容量と回路の配線インダクタンスとの間でＬＣ共振が発生することがある。特に、Ｓｉ（シリコン）デバイスと比較して空乏層容量の大きいＳｉＣ（炭化シリコン）デバイスにおいて、当該ＬＣ共振が発生しやすい。

【0053】

図３にＬＣ共振電流Ｉｒ経路を示す。図３に示すように、下アームのスイッチング素子とダイオードを境に逆相の共振電流Ｉｒが流れる。このとき、駆動側の上アームのゲート配線である３ＧＬ−４ＧＬ間（３ＧＬ:第三のスイッチング素子７のゲート電極１９から第一の上アーム共通配線パターン３７と配線６５の接続点までの配線、４ＧＬ:第四のスイッチング素子８のゲート電極２０から第一の上アーム共通配線パターン３７と配線６５の接続点までの配線）と３ＥＬ−４ＥＬ間（３ＥＬ:第六の主電極１４から第二の上アーム共通配線パターン３８と配線６７の接続点までの配線、４ＥＬ: 第八の主電極１６から第二の上アーム共通配線パターン３８と配線６７の接続点までの配線）に共振電流Ｉｒが流れると、上アームのゲート電圧Ｖｇｅ＿Ｈが振動する。

【0054】

ＯＮ状態の上アームスイッチング素子はゲート電圧で制御される電流源として動作するため、上アームゲート電圧Ｖｇｅ＿Ｈが振動すると上アームスイッチング素子の電流もそれと同期して振動し、並列接続された絶縁基板間での電位差がさらに拡大する自励振動に至る。自励振動に至ると上アームゲート電圧Ｖｇｅ＿Ｈ振動がさらに増加し、ゲート酸化膜が絶縁破壊に至る恐れがある。

【0055】

また、動作状態によって変動しやすい中点電位を基準電位としている上アームゲート電圧は下アームゲート電圧より振動しやすく、本課題の解決には上アームのゲート電圧振動抑制がボトルネックとなっていた。

【0056】

そこで、本発明の第一の実施形態では、この自励振動による上アームゲート電圧振動を抑制するために、第六の主電極１４と第八の主電極１６を第十二の導体５４で接続する。第十二の導体５４の配線インダクタンスは、上アームのゲート配線である３ＧＬ−４ＧＬ間の配線インダクタンスや３ＥＬ−４ＥＬ間の配線インダクタンスより小さい。これは、後述する第十三の導体５５の配線インダクタンスも同様である。そして、第十二の導体５４はそれらの上アームのゲート配線と並列接続されるため、共振電流Ｉｒをバイパスし、上アームのゲート配線に流れる共振電流Ｉｒを低減する効果がある。

【0057】

そのため、第十二の導体５４の接続により、自励振動による上アームゲート電圧振動を抑制することができる。また、第五の主電極と第七の主電極との間や実施例２で詳細は後述する第一の主電極と第三の主電極との間を導体で接続しても実施例１と同様の効果が得られる。

【0058】

一方、図４の平面図と図５の等価回路図に示すように、第六の主電極１４と第八の主電極１６を第十二の導体５４で接続したことに加えて、第二の主電極１０と第四の主電極１２を第十四の導体１０５で接続して、上下アームのゲート配線に対して平等に（均等に）ゲート電圧振動の対策を講じることも考えられる。しかし、内部を低インダクタンス化した２ｉｎ１モジュールでは上下アームトータルの配線インダクタンスが１０ｎＨ程度と小さく、前述のＬＣ共振による上下アーム間の共振電流Ｉｒが発生しやすい。そのため、図４や図５に示した構成ではゲート電圧振動の抑制が不十分だった。

【0059】

そこで、本発明では、問題となる上アームゲート電圧振動の抑制を優先して対策する構成とした。具体的には、第十二の導体５４は接続するが、第十四の導体１０５は接続しない構成とした。

【0060】

その理由を以下で説明する。図３に示すように、当該ＬＣ共振電流Ｉｒは下アームのスイッチング素子とダイオードを境に逆相で流れるため、第二の主電極１０と第四の主電極１２を第十四の導体１０５は上アームのゲート配線である３ＧＬ−４ＧＬの経路と３ＥＬ−４ＥＬの経路と並列ではない。このため、上アームのゲート配線に対して、第十四の導体１０５は共振電流Ｉｒをバイパスする効果はない。

【0061】

一方、第十四の導体１０５により共振経路のインピーダンスは減少し、上アームのゲート配線を流れる共振電流Ｉｒは増加してしまう。そのため、上アームゲート電圧振動抑制のためには第十四の導体１０５は接続しないほうがよい。

【0062】

本発明の構成を主電極間のインピーダンス値の大小関係で記述すると、第一の主電極と記第三の主電極との間のインピーダンス値と、第五の主電極と第七の主電極との間のインピーダンス値と、第六の主電極１４と第八の主電極１６との間のインピーダンス値のうち、最小のインピーダンス値よりも、第二の主電極１０と第四の主電極１２との間のインピーダンス値を大きくするとよい、と言える。

【0063】

また、第二の主電極１０と第四の主電極１２との間のインピーダンス値は、第六の主電極１４から第七の導体４９、第七の配線パターン３３、第七の配線パターン３３と第八の配線パターン３４との間の配線と前記第四の補助端子４２との接続点、第八の配線パターン３４、第八の導体５０を通り、第八の主電極１６に至る経路のインピーダンス値以上とするとよい。

【0064】

このとき、各インピーダンス値は、外部配線（８７，８８，９１，９２，９４，９５）が接続されていない状態でのインピーダンス値のことを指している。また、当該インピーダンス値は、インピーダンス絶対値つまり、実部と虚部の自乗和の平方根から計算される値のことを指している。そして、当該インピーダンス値は、ＬＣ共振周波数でのインピーダンス値を指している。

【0065】

第一の主電極と第三の主電極との間のインピーダンス値は、第九の導体５１、第十の導体５２、第一の導体４３、第二の導体４４、第五の導体４７、第六の導体４８を切断した状態で、第一の主電極用配線パターン９と第三の主電極用配線パターン１１間のインピーダンス値をインピーダンスアナライザやＬＣＲメータなどの測定器で測定する、もしくは計算式や計算ツールで計算することで得られる。

【0066】

第五の主電極と第七の主電極との間のインピーダンス値は、第九の導体５１、第十の導体５２、第三の導体４５、第四の導体４６、第七の導体４９、第八の導体５０を切断した状態で、第五の主電極用配線パターン１３と第七の主電極用配線パターン１５間のインピーダンス値をインピーダンスアナライザやＬＣＲメータなどの測定器で測定する、もしくは計算式や計算ツールで計算することで得られる。

【0067】

第六の主電極１４と第八の主電極１６との間のインピーダンス値は、第九の導体５１、第十の導体５２、第三の導体４５、第四の導体４６を切断した状態で、第六の主電極１４と第八の主電極１６間のインピーダンス値をインピーダンスアナライザやＬＣＲメータなどの測定器で測定する、もしくは計算式や計算ツールで計算することで得られる。

【0068】

第二の主電極１０と第四の主電極１２との間のインピーダンス値は、第九の導体５１、第十の導体５２、第一の導体４３、第二の導体４４を切断した状態で、第二の主電極１０と第四の主電極１２間のインピーダンス値をインピーダンスアナライザやＬＣＲメータなどの測定器で測定する、もしくは計算式や計算ツールで計算することで得られる。

【0069】

第六の主電極１４から第七の導体４９、第七の配線パターン３３、第七の配線パターン３３と第八の配線パターン３４との間の配線と前記第四の補助端子４２との接続点、第八の配線パターン３４、第八の導体５０を通り、第八の主電極１６に至る経路のインピーダンス値の測定もしくは計算には、まず、第九の導体５１、第十の導体５２、第三の導体４５、第四の導体４６を切断する。次に、第六の主電極１４から第七の導体４９、第七の配線パターン３３、第七の配線パターン３３と第八の配線パターン３４との間の配線と前記第四の補助端子４２との接続点、第八の配線パターン３４、第八の導体５０を通り、第八の主電極１６に至る経路以外の第六の主電極１４と第八の主電極１６を接続する配線を切断する。その後、第六の主電極１４と第八の主電極１６間のインピーダンス値をインピーダンスアナライザやＬＣＲメータなどの測定器で測定する、もしくは計算式や計算ツールで計算することで得られる。

【0070】

図６に図４と図５に示した構成と図１と図２に示した本発明の第一の実施形態における２回目のターンオン時の波形のシミュレーション結果を比較した図を示す。従来技術（図４と図５に示した構成）では、自励振動による上アームゲート電圧振動Ｖｇｅ＿Ｈが大きく、上アームスイッチング素子電流Ｉｃ＿Ｈや上アームスイッチング素子電圧Ｖｃｅ＿Ｈも大きく振動していることがわかる。

【0071】

それに対して、本発明の実施形態１では自励振動による上アームゲート電圧振動Ｖｇｅ＿Ｈを抑制し、上アームスイッチング素子電流Ｉｃ＿Ｈや上アームスイッチング素子電圧Ｖｃｅ＿Ｈの振動も抑制できていることがわかる。

【0072】

ここで、ゲート電圧振動の抑制とは、ＩＧＢＴであればゲート電圧に振動が重畳してもゲート電圧を＋２０Ｖから−２０Ｖの範囲内に抑えることを指す。

【0073】

なお、第十二の導体５４は、できるだけ低インピーダンス化したほうが、より共振電流Ｉｒのバイパス効果が高いため、短距離の複数導体によって実現することが好ましい。また、第十二の導体５４は、アルミニウムワイヤや銅ワイヤ、銅リード等の電極間を電気的に接続できる導体であればよい。

【実施例2】

【0074】

図７を用いて本発明の第二の実施形態の構成を説明する。図７は本発明の第二の実施形態の構成を示した平面図である。図１と図７の違いは、第十二の導体５４と第十三の導体５５の有無のみである。本発明の第二の実施形態では、第一の主電極用配線パターン９と第三の主電極用配線パターン１１間を第十三の導体５５で接続する。第一の主電極用配線パターン９と第三の主電極用配線パターン１１の電位は、第六の主電極１４と第八の主電極１６と同様に本発明の２ｉｎ１モジュールの中点電位である。そのため、図７の構成でも図１の第六の主電極１４と第八の主電極１６を第十二の導体５４で接続した構成と同等のゲート電圧振動抑制効果を得ることができる。

【0075】

実施例１と比較して、実施例２は接続する主電極間の距離が短いため、主電極間を接続する導体の配線インダクタンスを小さくすることができる。また、接続する主電極の面積も実施例１より実施例２の方が広いため導体の並列数や太さを増加させて、より導体の配線インダクタンスを小さくし易い。前述の通り、主電極間を接続する導体はできるだけ低インピーダンス化したほうが、より共振電流Ｉｒのバイパス効果が高い。

【実施例3】

【0076】

図８から図１０を用いて本発明の第三の実施形態の構成を説明する。図８は本発明の第三の実施形態の構成を示した平面図である。図１と図８の違いは、第十二の導体５４と抵抗器１０６の有無のみである。本発明の第三の実施形態では、第二の主電極１０から第五の導体４７、第五の配線パターン３１、第五の配線パターン３１と第六の配線パターン３２の間の配線と第三の補助端子４１との接続点、第六の配線パターン３２、第六の導体４８を通り、第四の主電極１２に至る経路の間に抵抗器１０６を接続する。抵抗器１０６の接続の目的は、第二の主電極１０と第四の主電極１２の間のインピーダンス値を高め、前記ＬＣ共振電流Ｉｒを抑制することである。

【0077】

図９に本発明の第三の実施形態の等価回路図とＬＣ共振電流Ｉｒ経路を示す。前述の図６で示したように、上アーム駆動時において、上アームのゲート配線である３ＧＬ−４ＧＬ間の経路と３ＥＬ−４ＥＬ間の経路と並列とならない第二の主電極１０と第四の主電極１２の間のインピーダンス値を減少させると上アームゲート電圧振動は増加してしまう。

【0078】

そこで、本実施例では、図８に示すように、逆に第二の主電極１０と第四の主電極１２の間に抵抗器１０６を接続し、インピーダンス値を増加させることで上アームゲート電圧振動を抑制する。図９に示すように抵抗器１０６はＬＣ共振電流Ｉｒ経路に挿入されるため、ＬＣ共振電流Ｉｒを低減し、上アームのゲート配線に流れる共振電流Ｉｒを低減することで上アームゲート電圧振動を抑制できる。

【0079】

図１０に図４と図５で示した構成と本発明の第三の実施形態における２回目ターンオン時の波形のシミュレーション結果を比較した図を示す。本発明の第三の実施形態においても、従来技術（図４と図５で示した構成）と比較して、自励振動による上アームゲート電圧振動Ｖｇｅ＿Ｈを抑制し、上アームスイッチング素子電流Ｉｃ＿Ｈや上アームスイッチング素子電圧Ｖｃｅ＿Ｈの振動も抑制できていることがわかる。

【0080】

なお、抵抗器１０６によって増加したゲート抵抗値分は、図示しないスイッチング素子の内蔵ゲート抵抗値やパワー半導体モジュールの外付けゲート抵抗値を下げることで、抵抗器１０６の挿入によるスイッチング損失の増加なしにゲート電圧振動を抑制できる。

【0081】

また、抵抗器１０６の代わりにインダクタを挿入したり、第五の配線パターン３１と第六の配線パターン３２の間の配線長を意図的に長くするなどして第二の主電極１０と第四の主電極１２の間のインピーダンス値を増加させてもよい。

【0082】

実施例３では、主電極間を接続する導体が不要なため、絶縁基板上のスイッチング素子やダイオードなどの実装レイアウトの影響を受けずに実施することができる。

【実施例4】

【0083】

図１１と図１２を用いて本発明の第四の実施形態の構成を説明する。図１１に本発明の第四の実施形態の構成を示した平面図を示す。本発明の第四の実施形態は、第一の実施形態と第二の実施形態を組み合わせた構成である。

【0084】

但し、第十三の導体５５の並列数を増加し、導体の配線インダクタンスの低減を図っている。図１１では３本の第十三の導体５５を設けた例を示している。また、第十二の導体５４を用いて直接第六の主電極１４と第八の主電極１６との間を接続せずに、配線１０７、配線パターン１０９、配線パターン１１０、配線１０８を介して接続した。

【0085】

これは実装上、第六の主電極１４と第八の主電極１６の間に構造物があり、直接第六の主電極１４と第八の主電極１６の間を第十二の導体５４で接続することができない場合を想定した構成である。

【0086】

図１２に本発明の第四の実施形態の等価回路図および外部回路との接続例を示す。本発明の第四の実施形態では、上アームのゲート配線である３ＧＬ−４ＧＬ間の経路と３ＥＬ−４ＥＬ間の経路と並列に第十二の導体５４と第十三の導体５５による２つの経路を追加した。それにより、それぞれの導体を単独で接続した場合と比較して、よりアームのゲート配線に流れる共振電流Ｉｒを低減し、上アームゲート電圧振動の抑制効果を高めることができる。

【0087】

本発明によるパワー半導体モジュールの製作工数を極力減らすために、主電極間の接続導体は最小限とすることが望ましいが、図６、図１０のシミュレーション条件と比較してよりゲート電圧振動が発生しやすい条件では、第四の実施形態のように主電極間の接続導体を増加させることで、対策するのが効果的である。

【実施例5】

【0088】

図１３と図１４を用いて本発明の第五の実施形態の構成を説明する。図１３に本発明の第五の実施形態の構成を示した平面図を示す。本発明の第五の実施形態は、第三の実施形態と第四の実施形態を組み合わせた構成である。図１３は図１１に抵抗器１０６を追加した図である。前述の通り、抵抗器１０６を追加することで、第二の主電極１０と第四の主電極１２の間のインピーダンス値を高めることができる。

【0089】

図１４に本発明の第五の実施形態の等価回路図および外部回路との接続例を示す。抵抗器１０６を追加することにより、第四の実施形態と比較してさらにＬＣ共振電流Ｉｒを低減し、上アームのゲート配線に流れる共振電流Ｉｒを低減することで上アームゲート電圧振動の抑制効果を高めることができる。

【0090】

なお、導体による主電極間の接続や抵抗器の挿入についての全ての組み合わせについての説明は省略するが、第一の実施形態から第三の実施形態の３つの実施形態の中から１つ実施形態を選択した組合せ、２つ実施形態を選択した組合せ、３つ実施形態を選択した組合せの全てにおいてゲート電圧振動を抑制する効果が得られるのは言うまでもない。

【実施例6】

【0091】

図１５に本発明の第六の実施形態の構成を示す。本発明の第六の実施形態は、本発明によるパワー半導体モジュール１４４を搭載した電力変換システム（電力変換装置）１５２である。図１５では、直流電源８４を電源として３台の本発明によるパワー半導体モジュール１４４で三相インバータを構成している。

【0092】

本発明によるパワー半導体モジュール１４４の中点電位端子は、負荷であるモータ１４６とそれぞれ接続させる。制御装置１４５は、電流センサ（１４７，１４８，１４９）により検出するモータ１４６の三相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）と速度検出器１５０により検出するモータ１４６の回転速度（ω）の情報を元に３台のパワー半導体モジュール１４４に印加するゲート電圧値を演算し、各パワー半導体モジュール１４４の補助端子へ出力する。

【0093】

本発明によるパワー半導体モジュール１４４は、ゲート抵抗値の増加なしにゲート電圧振動を抑制できるため、従来技術と比較してパワー半導体モジュールのスイッチング損失を低減することができる。従って、本発明によるパワー半導体モジュール１４４を電力変換システム（電力変換装置）１５２の電力変換回路１５１に搭載することで、従来と比較してより高効率な電力変換システム（電力変換装置）を構成することができる。

【0094】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記の実施例は本発明に対する理解を助けるために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0095】

１…第一の絶縁基板
２…第二の絶縁基板
３…第三の絶縁基板
４…第四の絶縁基板
５…第一のスイッチング素子
６…第二のスイッチング素子
７…第三のスイッチング素子
８…第四のスイッチング素子
９…第一の主電極用配線パターン
１０…第二の主電極
１１…第三の主電極用配線パターン
１２…第四の主電極
１３…第五の主電極用配線パターン
１４…第六の主電極
１５…第七の主電極用配線パターン
１６…第八の主電極
１７…第一のスイッチング素子のゲート電極
１８…第二のスイッチング素子のゲート電極
１９…第三のスイッチング素子のゲート電極
２０…第四のスイッチング素子のゲート電極
２１…第一の主端子
２２…第二の主端子
２３…第三の主端子
２４…第四の主端子
２５…第五の主端子
２６…第六の主端子
２７…第一の配線パターン
２８…第二の配線パターン
２９…第三の配線パターン
３０…第四の配線パターン
３１…第五の配線パターン
３２…第六の配線パターン
３３…第七の配線パターン
３４…第八の配線パターン
３５…第一の下アーム共通配線パターン
３６…第二の下アーム共通配線パターン
３７…第一の上アーム共通配線パターン
３８…第二の上アーム共通配線パターン
３９…第一の補助端子
４０…第二の補助端子
４１…第三の補助端子
４２…第四の補助端子
４３…第一の導体
４４…第二の導体
４５…第三の導体
４６…第四の導体
４７…第五の導体
４８…第六の導体
４９…第七の導体
５０…第八の導体
５１…第九の導体
５２…第十の導体
５４…第十二の導体
５５…第十三の導体
５６…第一の配線パターン２７と第一の下アーム共通配線パターン３５との間の第一の配線
５７…第二の配線パターン２８と第一の下アーム共通配線パターン３５との間の第二の配線
５８…第三の配線パターン２９と第一の上アーム共通配線パターン３７との間の第一の配線
５９…第四の配線パターン３０と第一の上アーム共通配線パターン３７との間の第二の配線
６０…第五の配線パターン３１と第二の下アーム共通配線パターン３６との間の第一の配線
６１…第六の配線パターン３２と第二の下アーム共通配線パターン３６との間の第二の配線
６２…第七の配線パターン３３と第二の上アーム共通配線パターン３８との間の第一の配線
６３…第八の配線パターン３４と第二の上アーム共通配線パターン３８との間の第二の配線
６４…第一の下アーム共通配線パターン３５と第一の補助端子３９との間の配線
６５…第一の上アーム共通配線パターン３７と第二の補助端子４０との間の配線
６６…第二の下アーム共通配線パターン３６と第三の補助端子４１との間の配線
６７…第二の上アーム共通配線パターン３８と第四の補助端子４２との間の配線
６８…第二の主電極１０と第二の主端子２２との間の配線
６９…第四の主電極１２と第四の主端子２４との間の配線
７０…第五の主電極用配線パターン１３と第五の主端子２５との間の配線
７１…第七の主電極用配線パターン１５と第六の主端子２６との間の配線
７２…第一のダイオード
７３…第二のダイオード
７４…第三のダイオード
７５…第四のダイオード
７６…第一のダイオードのアノード電極
７７…第二のダイオードのアノード電極
７８…第三のダイオードのアノード電極
７９…第四のダイオードのアノード電極
８０…第二の主電極１０と第一のダイオードのアノード電極７６との間の配線
８１…第四の主電極１２と第二のダイオードのアノード電極７７との間の配線
８２…第六の主電極１４と第三のダイオードのアノード電極７８との間の配線
８３…第八の主電極１６と第四のダイオードのアノード電極７９との間の配線
８４…直流電源
８５…コンデンサ
８６…直流電源８４とコンデンサ８５の間の第一の配線
８７…第五の主端子２５と第六の主端子２６の間の第一の配線
８８…第五の主端子２５と第六の主端子２６の間の第二の配線
８９…第五の主端子２５と第六の主端子２６の間の第一の配線８７と第五の主端子２５と第六の主端子２６の間の第二の配線８８の中点とコンデンサ８５との間の配線
９０…直流電源８４とコンデンサ８５の間の第二の配線
９１…第二の主端子２２と第四の主端子２４の間の第一の配線
９２…第二の主端子２２と第四の主端子２４の間の第二の配線
９３…第二の主端子２２と第四の主端子２４の間の第一の配線９１と第二の主端子２２と第四の主端子２４の間の第二の配線９２の中点とコンデンサ８５との間の配線
９４…第一の主端子２１と第三の主端子２３の間の第一の配線
９５…第一の主端子２１と第三の主端子２３の間の第二の配線
９６…負荷インダクタンス（インダクタンス負荷）
９８…第一の絶縁子基板
９９…第二の絶縁子基板
１００…放熱用金属板
１０１…樹脂筐体
１０２…ゲート駆動電源
１０３…ゲート配線インダクタンス
１０５…第十四の導体
１０６…抵抗器
１０７…配線
１０８…配線
１０９…配線パターン
１１０…配線パターン
１１１…第一の主電極と第二の主電極１０間の静電容量
１１２…第一の主電極と第一のスイッチング素子のゲート電極１７間の静電容量
１１３…第一のスイッチング素子のゲート電極１７と第二の主電極１０間の静電容量
１１４…接合面
１１５…接合面
１２１…第三の主電極と第四の主電極１２間の静電容量
１２２…第三の主電極と第二のスイッチング素子のゲート電極１８間の静電容量
１２３…第三のスイッチング素子のゲート電極１９と第四の主電極１２間の静電容量
１３１…第五の主電極と第六の主電極１４間の静電容量
１３２…第五の主電極と第三のスイッチング素子のゲート電極１９間の静電容量
１３３…第三のスイッチング素子のゲート電極１９と第六の主電極１４間の静電容量
１４１…第七の主電極と第八の主電極１６間の静電容量
１４２…第七の主電極と第四のスイッチング素子のゲート電極２０間の静電容量
１４３…第四のスイッチング素子のゲート電極２０と第八の主電極１６間の静電容量
１４４…本発明によるパワー半導体モジュール（２ｉｎ１モジュール）
１４５…制御装置
１４６…モータ
１４７…電流センサ
１４８…電流センサ
１４９…電流センサ
１５０…速度検出器
１５１…電力変換回路
１５２…電力変換システム（電力変換装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】