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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025154142
(43)【公開日】2025-10-10
(54)【発明の名称】パワーモジュール
(51)【国際特許分類】
H01L 25/07 20060101AFI20251002BHJP
H01L 23/29 20060101ALI20251002BHJP
H01L 23/00 20060101ALI20251002BHJP
H02M 7/48 20070101ALI20251002BHJP
【ＦＩ】
H01L25/04 C
H01L23/30 D
H01L23/00 C
H02M7/48 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024056991
(22)【出願日】2024-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000000262
【氏名又は名称】株式会社ダイヘン
(74)【代理人】
【識別番号】110002572
【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】河野 真吾
【テーマコード（参考）】
4M109
5H770
【Ｆターム（参考）】
4M109BA03
4M109DB09
4M109EE06
5H770PA21
5H770PA42
5H770QA01
5H770QA08
5H770QA27
(57)【要約】
【課題】絶縁基板の表面に形成された導電層から放電することがある。
【解決手段】パワーモジュール１は、絶縁基板１１と、絶縁基板１１に実装される半導体素子１６と、半導体素子１６とともに絶縁基板１１を収容するケーシング７０と、ケーシング７０内の半導体素子１６を封止する封止材６０と、を備える。絶縁基板１１の表面には、半導体素子１６を実装する導電層１２を少なくとも含む導体パターン１２Ｐが形成されており、導電層１２の表面のうち、半導体素子１６が実装される被実装領域１３が露出するように、導電層１２の周縁とともに、絶縁基板１１の表面が、絶縁フィルム１４で被覆されている。
【選択図】図７
【解決手段】パワーモジュール１は、絶縁基板１１と、絶縁基板１１に実装される半導体素子１６と、半導体素子１６とともに絶縁基板１１を収容するケーシング７０と、ケーシング７０内の半導体素子１６を封止する封止材６０と、を備える。絶縁基板１１の表面には、半導体素子１６を実装する導電層１２を少なくとも含む導体パターン１２Ｐが形成されており、導電層１２の表面のうち、半導体素子１６が実装される被実装領域１３が露出するように、導電層１２の周縁とともに、絶縁基板１１の表面が、絶縁フィルム１４で被覆されている。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高電圧用のパワーモジュールであって、
前記パワーモジュールは、
セラミックスからなる絶縁基板と、
前記絶縁基板に実装される半導体素子と、
前記半導体素子とともに前記絶縁基板を収容するケーシングと、
前記ケーシング内の前記半導体素子を封止する封止材と、を備えており、
前記絶縁基板の表面には、前記半導体素子を実装する導電層を少なくとも含む導体パターンが形成されており、
前記導電層の表面のうち、前記半導体素子が実装される被実装領域が露出するように、前記導電層の周縁とともに、前記絶縁基板の表面が、絶縁フィルムで被覆されていることを特徴とするパワーモジュール。
前記パワーモジュールは、
セラミックスからなる絶縁基板と、
前記絶縁基板に実装される半導体素子と、
前記半導体素子とともに前記絶縁基板を収容するケーシングと、
前記ケーシング内の前記半導体素子を封止する封止材と、を備えており、
前記絶縁基板の表面には、前記半導体素子を実装する導電層を少なくとも含む導体パターンが形成されており、
前記導電層の表面のうち、前記半導体素子が実装される被実装領域が露出するように、前記導電層の周縁とともに、前記絶縁基板の表面が、絶縁フィルムで被覆されていることを特徴とするパワーモジュール。
【請求項2】
前記絶縁フィルムには、前記半導体素子の設置面の形状に応じた形状の素子用開口部が形成されることにより、前記被実装領域は、前記半導体素子の設置面の形状に応じた形状になっていることを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項3】
前記被実装領域と前記素子用開口部とにより、凹部が形成されており、
前記凹部の少なくとも一部を埋めるように、前記被実装領域にはめっき層がさらに形成されており、
前記めっき層の厚さは、前記凹部の深さ以下であることを特徴とする請求項２に記載のパワーモジュール。
前記凹部の少なくとも一部を埋めるように、前記被実装領域にはめっき層がさらに形成されており、
前記めっき層の厚さは、前記凹部の深さ以下であることを特徴とする請求項２に記載のパワーモジュール。
【請求項4】
前記導体パターンには、前記導電層を介して前記半導体素子に導通する接続端子が立設されており、
前記絶縁フィルムには、前記接続端子が立設された位置に、前記接続端子の端面の形状に応じた端子用開口部が形成されることにより、前記導体パターンの導電層の表面には、前記絶縁フィルムから露出し、前記接続端子の端面に接触する接触領域が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュール。
前記絶縁フィルムには、前記接続端子が立設された位置に、前記接続端子の端面の形状に応じた端子用開口部が形成されることにより、前記導体パターンの導電層の表面には、前記絶縁フィルムから露出し、前記接続端子の端面に接触する接触領域が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項5】
前記接続端子は、円柱状の金属製の端子であることを特徴とする請求項４に記載のパワーモジュール。
【請求項6】
前記封止材は、前記ケーシングの底面から所定の高さまで充填されており、前記所定の高さを超えた前記ケーシング内の空間に少なくとも存在する前記接続端子の円柱部分は、円筒状のセラミックスからなる絶縁筒体に挿入されていることを特徴とする請求項５に記載のパワーモジュール。
【請求項7】
前記ケーシング内には、前記絶縁基板と、前記絶縁基板に実装される半導体素子と、を１つセットとした素子実装基板が、複数並設された状態で、複数の前記素子実装基板は、電気的に直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高電圧用のパワーモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
この種の技術として、セラミックスからなる絶縁基板と、絶縁基板に実装される半導体素子と、半導体素子とともに絶縁基板を収容するケーシングと、ケーシング内の前記半導体素子を封止する封止材と、を備えたパワーモジュールが提案されている（たとえば特許文献１参照）。絶縁基板の表面には、半導体素子を実装する導電層を含む導体パターンが形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００７－１２８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、特許文献１のパワーモジュールでは、導電層の周縁が封止材で十分に覆われていない場合や、導電層の周縁において封止材に気泡が形成された場合、導電層から放電することがある。さらに、導電層の縁部の側面に、絶縁性の高い樹脂を塗布したとしても、導電層の上縁部が露出しているや塗布した樹脂に気泡が形成された場合には、導電層から放電することがある。
【0005】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、絶縁基板の表面に形成された導電層から放電することを抑えることができるパワーモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題に鑑みて、本発明に係るパワーモジュールは、高電圧用のパワーモジュールであって、前記パワーモジュールは、セラミックスからなる少なくとも１つの絶縁基板と、前記絶縁基板に実装される半導体素子と、前記半導体素子とともに前記絶縁基板を収容するケーシングと、前記ケーシング内の前記半導体素子を封止する封止材と、を備えており、前記絶縁基板の表面には、前記半導体素子を実装する導電層を少なくとも含む導体パターンが形成されており、前記導電層の表面のうち、前記半導体素子が実装される被実装領域が露出するように、前記導電層の周縁とともに、前記絶縁基板の表面が、絶縁フィルムで被覆されている。
【0007】
本発明によれば、絶縁基板に形成された導電層の表面のうち、半導体素子が実装される被実装領域が露出するように、導電層の周縁とともに、絶縁基板の表面が、絶縁フィルムで被覆されている。これにより、導電層の周縁により形成される凹部および凸部は、絶縁フィルムで覆われるため、導電層の周縁の凹部および凸部に電界が集中することを抑制し、これらの凹部および凸部から放電することを抑えることができる。
【0008】
より好ましい態様としては、前記絶縁フィルムには、前記半導体素子の設置面の形状に応じた形状の素子用開口部が形成されることにより、前記被実装領域は、前記半導体素子の設置面の形状に応じた形状になっている。
【0009】
この態様によれば、絶縁フィルムに形成された素子用開口部により、被実装領域は、半導体素子の設置面の形状に応じた形状にとなるため、絶縁フィルムから導電層が露出する領域を低減することができる。これにより、導電層からの放電を低減することができる。
【0010】
さらに好ましい態様としては、前記被実装領域と前記素子用開口部とにより、凹部が形成されており、前記凹部の少なくとも一部を埋めるように、前記被実装領域にはめっき層がさらに形成されており、前記めっき層の厚さは、前記凹部の深さ以下である。
【0011】
この態様によれば、導電層の表面に形成されるめっき層の厚さを、被実装領域と素子用開口部とにより形成された凹部の深さ以下とすることにより、めっき層の周縁が、絶縁フィルムからはみ出すことがない。これにより、めっき層の周縁に電界が集中することを抑制し、この周縁から放電することを抑えることができる。
【0012】
より好ましい態様としては、前記導体パターンには、前記導電層を介して前記半導体素子に導通する接続端子が立設されており、前記絶縁フィルムには、前記接続端子が立設された位置に前記接続端子の端面の形状に応じた端子用開口部が形成されることにより、前記導体パターンの導電層の表面には、前記絶縁フィルムから露出し、前記接続端子の端面に接触する接触領域が形成されている。
【0013】
この態様によれば、絶縁フィルムに形成された端子用開口部により、導体パターンの導電層の表面には、絶縁フィルムから露出し、接続端子の端面に接触する接触領域が形成されている。これにより、接続端子が立設される導電層の周縁にも、絶縁フィルムで覆うことができるため、導電層の周縁からの放電を抑えることができる。
【0014】
さらに好ましい態様としては、前記接続端子は、円柱状の金属製の端子である。
【0015】
この態様によれば、接続端子を円柱状の金属製の端子とすることにより、接続端子の側面が丸みを帯びた形状となるため、接続端子からの放電を抑えることができる。
【0016】
さらに好ましい態様としては、前記封止材は、前記ケーシングの底面から所定の高さまで充填されており、前記所定の高さを超えた前記ケーシング内の空間に少なくとも存在する前記接続端子の円柱部分は、円筒状のセラミックスからなる絶縁筒体に挿入されている。
【0017】
この態様によれば、封止材が、ケーシングの底面から所定の高さまで充填されているため、所定の高さを超えたケーシング内の空間は、封止材が充填されていない非充填空間となる。この非充填空間は、封止材が充填された空間に比べ、接続端子の周面からの放電が発生し易い。そこで、この態様によれば、この非充填空間に少なくとも存在する接続端子の円柱部分が、セラミックスからなる絶縁筒体に挿入される。これにより、この非充填空間において、円柱部分を絶縁筒体で覆うことができるので、接続端子の円柱部分からの放電を抑えることができる。
【0018】
より好ましい態様としては、前記ケーシング内には、前記絶縁基板と、前記絶縁基板に実装される半導体素子と、を１つセットとした素子実装基板が、複数並設された状態で、複数の前記素子実装基板は、電気的に直列に接続されている。
【0019】
この態様によれば、複数の素子実装基板を電気的に直列に接続することにより、導電層の周縁から、高電圧により放電し易いところ、上述した絶縁フィルムにより効果的に放電を抑えることができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、絶縁基板の表面に形成された導電層から放電することを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の実施形態に係るパワーモジュールの模式的斜視図である。
【図6】（Ａ）基準電圧用接続端子の斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の分解斜視図であり、（Ｃ）は、基準電圧用接続端子を取り付けた状態における部品実装基板の断面図であり、（Ｄ）は、基準電圧用接続端子を取り付けた状態におけるコネクタ基板の断面図である。
【図7】（Ａ）は、導体パターンが形成された絶縁基板と絶縁フィルムの模式的斜視図であり、（Ｂ）は、素子実装基板の分解斜視図である。
【図8】（Ａ）は、導体パターンが形成された絶縁基板を絶縁フィルムで覆った状態を説明するための模式的断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の変形例である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
１．パワーモジュール１の全体構造について
以下に、図１～図９を参照しながら、本発明の実施形態に係るパワーモジュール１を説明する。本実施形態に係るパワーモジュール１は、高電圧用（たとえば、絶対値が数ｋＶ～数１０ｋＶ）のパワーモジュールである。パワーモジュール１は、たとえば、高電圧用のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などの半導体スイッチング素子を備えたモジュールであり、スイッチング等によって生じた発熱の放熱性がよく、半導体スイッチング素子に高電圧を印加したときに生じ易い放電を抑制する構造を有している。なお、本実施形態では、上記のようなＦＥＴモジュールをパワーモジュール１の一例として例示しているが、パワーモジュール１が、たとえば、高電圧用のダイオード（半導体素子）を備えたダイオードモジュールであってもよい。ダイオードモジュールの場合であっても、以下に示す構造のうち、ダイオードモジュールに応じた構造を採用することにより、ダイオードで生じた発熱の放熱性を向上させるとともに、ダイオードに高電圧を印加したときに生じ易い放電を抑制することができる。
以下に、図１～図９を参照しながら、本発明の実施形態に係るパワーモジュール１を説明する。本実施形態に係るパワーモジュール１は、高電圧用（たとえば、絶対値が数ｋＶ～数１０ｋＶ）のパワーモジュールである。パワーモジュール１は、たとえば、高電圧用のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などの半導体スイッチング素子を備えたモジュールであり、スイッチング等によって生じた発熱の放熱性がよく、半導体スイッチング素子に高電圧を印加したときに生じ易い放電を抑制する構造を有している。なお、本実施形態では、上記のようなＦＥＴモジュールをパワーモジュール１の一例として例示しているが、パワーモジュール１が、たとえば、高電圧用のダイオード（半導体素子）を備えたダイオードモジュールであってもよい。ダイオードモジュールの場合であっても、以下に示す構造のうち、ダイオードモジュールに応じた構造を採用することにより、ダイオードで生じた発熱の放熱性を向上させるとともに、ダイオードに高電圧を印加したときに生じ易い放電を抑制することができる。
【0023】
図１に示すように、パワーモジュール１は、複数の（たとえば２つの）基板構造体１Ａと、これらを収容するケーシング７０とを備えている。図３および図４に示すように、基板構造体１Ａは、素子実装基板１０、部品実装基板２０、およびコネクタ基板３０を備えている。素子実装基板１０は、たとえば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなどのセラミックスからなる絶縁基板１１に半導体素子１６が少なくとも実装された基板である。本実施形態では、半導体素子１６は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）またはＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）などの半導体スイッチング素子である。本明細書では、ＦＥＴおよびＭＯＳＦＥＴを総称して、「電界効果トランジスタ」と表記する。パワーモジュール１は、後述するゲート駆動回路２３を内蔵したインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）である。
【0024】
部品実装基板２０は、実装部品が実装された基板である。実装部品は、電気部品および電子部品で構成されている。電気部品としては、半導体素子１６に電気的に接続されるコンデンサ２７などの受動素子を挙げることができる。電子部品としては、ゲート駆動回路２３を構成するトランジスタなどの能動素子を挙げることができる。部品実装基板２０は、プリント基板２１を備えており、実装部品は、プリント基板２１に取り付けられている。本実施形態では、部品実装基板２０には、電気部品および電子部品が実装されているが、パワーモジュール１が、ダイオードモジュールの場合には、電気部品のみが実装されていてもよい。さらに、本実施形態では、電気部品として、コンデンサ２７が実装されているが、その他にも、受動素子として抵抗（器）が実装されていてもよく、電気部品または電子部品のいずれが実装されていればよい。また、素子実装基板１０とコネクタ基板３０との間に、１枚の部品実装基板２０が配置されているが、素子実装基板１０とコネクタ基板３０との間に、部品実装基板２０が複数枚、対向するように配置されていてもよい。
【0025】
コネクタ基板３０は、部品実装基板２０の実装部品に電気的に接続される基板である。コネクタ基板３０は、プリント基板３１を基板本体として備える。コネクタ基板３０は、外部機器に電気的に接続される接続部として、所定の電圧が付与されるコネクタプラグ３８を有している。さらに、コネクタ基板３０は、隣接する基板構造体１Ａ等に接続される接続部５３ａ、５４ａを有している。コネクタ基板３０には、リード抵抗３３およびコンデンサ３７が実装されている。
【0026】
素子実装基板１０と、部品実装基板２０と、コネクタ基板３０とは、ケーシング７０に収容されている。素子実装基板１０と、部品実装基板２０と、コネクタ基板３０とは、対向した状態で離間するように、複数の金属製の支柱５０で連結されている。より具体的には、ケーシング７０の底部から順に、素子実装基板１０と、部品実装基板２０と、コネクタ基板３０が、複数の支柱５０により間隔を空けた状態で、着脱自在に連結されている。すなわち、各支柱５０が、基板間のスペーサとして機能している。ケーシング７０には、少なくとも素子実装基板１０および部品実装基板２０を封止する封止材６０が、さらに収容されている（図３参照）。封止材６０は、ケーシング７０の内部全体に充填されていてもよいが、本実施形態では、封止材６０は、ケーシング７０の底面から所定の高さまで充填されている（図３の一点鎖線参照）。具体的には、封止材６０は、後述する光レシーバ２６のうち、光ファイバ（図示せず）を受ける受光面２６ａが封止材６０で覆わない高さ（所定の高さ）まで、ケーシング７０内に充填されている。このように、封止材６０が、ケーシング７０の底面から所定の高さまで充填されているため、所定の高さを超えたケーシング７０内の空間は、封止材が充填されていない非充填空間Ｓとなる。
【0027】
本実施形態では、素子実装基板１０、前記部品実装基板２０、およびコネクタ基板３０が、ケーシング７０に収容されている。この収容状態で、素子実装基板１０と部品実装基板２０とが対向し、部品実装基板２０とコネクタ基板３０とが対向している。ケーシング７０は、対向する一対の第１の側壁７１、７１と、第１の側壁７１、７１に両側で連結されたパネル状の第２の側壁７２、７２とを備えている。第１の側壁７１および第２の側壁７２は、樹脂材料からなる。ケーシング７０には、ケーシング７０の底壁として、銅板などの放熱板７６が、設けられている。放熱板７６は、素子実装基板１０の絶縁基板１１に接触している。放熱板７６は、第１の側壁７１および第２の側壁７２に固定具（図示せず）などで固定されており、これにより、ケーシング７０は、上部が開放した筐体となる。
【0028】
図２（Ａ）に示すように、第１の側壁７１には、その幅方向に沿った外側に、複数の凹溝７３が間隔を空けて形成されている。各凹溝７３は、ケーシング７０の深さ方向に沿って延在している。これにより、第１の側壁７１、７１の外面には、ケーシング７０の深さ方向に沿った凸条が形成され、この凸条が、放熱フィンとして機能する。さらに、放熱板７６には、各凹溝７３の端部（下端部）に面した位置に、ケーシング７０（放熱板７６）を取り付けるための取り付け孔７４が形成されている。これにより、凹溝７３に沿って、ドライバなどの工具（図示せず）を挿入し、取り付け孔７４に挿入した固定具（図示せず）を工具に係合させ、工具を用いて、ケーシング７０を固定具で外部支持体（図示せず）などに簡単に取り付けることができる。
【0029】
さらに、図２（Ｂ）に示すように、放熱板７６の裏面の中央には、ヒートシンク７７が設けられている。ヒートシンク７７は、放熱板７６の裏面から突出した複数の金属製の放熱フィン７７ａを有する。ヒートシンク７７の周りには、ヒートシンク７７の複数の放熱フィン７７ａを囲うようにＯリング７８が配置されている。ヒートシンク７７に冷却水を接触させることにより、放熱板７６からの熱を吸熱することができる。Ｏリング７８により、冷却水の水漏れを防止することができる。
【0030】
２．基板構造体１Ａの組み立て構造について
上述した如く、本実施形態では、図１および図４に示すように、ケーシング７０の底部から順に、素子実装基板１０と、部品実装基板２０と、コネクタ基板３０とが、複数の支柱５０により間隔を空けた状態で、着脱自在に連結されている。支柱５０は、接続端子５１～５４として機能している。接続端子５１～５４は、コネクタプラグ３８、コンデンサ２７、ゲート駆動回路２３の構成部品等の実装部品、または半導体素子１６等に電気的に導通している。本実施形態では、接続端子５１～５４は、基準電圧用接続端子５１、ドレイン用接続端子５２、ソース用接続端子５３、および駆動電圧用接続端子５４で構成されている。
上述した如く、本実施形態では、図１および図４に示すように、ケーシング７０の底部から順に、素子実装基板１０と、部品実装基板２０と、コネクタ基板３０とが、複数の支柱５０により間隔を空けた状態で、着脱自在に連結されている。支柱５０は、接続端子５１～５４として機能している。接続端子５１～５４は、コネクタプラグ３８、コンデンサ２７、ゲート駆動回路２３の構成部品等の実装部品、または半導体素子１６等に電気的に導通している。本実施形態では、接続端子５１～５４は、基準電圧用接続端子５１、ドレイン用接続端子５２、ソース用接続端子５３、および駆動電圧用接続端子５４で構成されている。
【0031】
ここで、素子実装基板１０、部品実装基板２０、およびコネクタ基板３０は、平面視において矩形状である。２つの基準電圧用接続端子５１と、ドレイン用接続端子５２と、ソース用接続端子５３とは、素子実装基板１０の四隅から立設している。各接続端子５１～５３は、部品実装基板２０の四隅に形成された貫通孔２９に挿通されている。各接続端子５１～５３の端部（上端部）である接続部５１ａ～５３ａは、コネクタ基板３０の平面視において、その四隅に形成された各貫通孔３９内に収まるように配置されている。したがって、各接続端子５１～５３の端部は、コネクタ基板３０の平面視で、貫通孔３９においてコネクタ基板３０から露出している。このようにして、後述するように、各接続端子５１～５３の端部の形成された雌ネジ部５６ｃに、ネジ等などの締結具（図示せず）を螺着させることにより、機械的に接続する接続部として機能させることができる（たとえば、図６（Ｄ）参照）。これにより、コネクタ基板３０を、締結具と、接続端子５１～５３で挟み込み、コネクタ基板３０を、締結具で各接続端子５１～５３で固定することができる。これに加えて、各接続端子５１～５３の端部のうち、ドレイン用接続端子５２およびソース用接続端子５３の端部を、配線９３を介して隣接する基板構造体１Ａまたは外部機器等に、電気的に接続される接続部として機能させることができる。
【0032】
各接続端子５１～５３が、コネクタ基板３０を支持することができ、かつ、これらの接続部５１ａ～５３ａが、コネクタ基板３０の平面視において、その四隅に形成された各貫通孔３９内に収まっていれば、各接続端子５１～５３の端部（接続部５１ａ～５３ａ）の位置は、特に限定されるものではない。たとえば、本実施形態では、各接続端子５１～５３の端部が、コネクタ基板３０の貫通孔３９の下側周縁に接触している。したがって、各接続端子５１～５３の接続部５１ａ～５３ａは、貫通孔３９に面して配置されている。この他にも、各接続端子５１～５３の端部が、コネクタ基板３０の貫通孔３９の内部に位置してもよい。さらに、各接続端子５１～５３を、貫通孔３９に挿通し、各接続端子５１～５３の端部が、コネクタ基板３０の貫通孔３９から突出していてもよい。
【0033】
さらに、部品実装基板２０には、部品実装基板２０の長手方向に沿った基準電圧用接続端子５１とドレイン用接続端子５２との間に、コネクタ基板３０を支持する支柱５０が立設されている。この支柱５０は、ゲート駆動回路２３を駆動するためのゲート駆動電圧が入力される駆動電圧用接続端子５４である。したがって、駆動電圧用接続端子５４は、ゲート駆動回路２３の隣接した位置から、コネクタ基板３０を支持するように立設している。駆動電圧用接続端子５４の端部は、コネクタ基板３０の平面視において、貫通孔３９内に収まるように配置されている。駆動電圧用接続端子５４の端部は、ネジなどの締結具（図示せず）に機械的に接続される接続部５４ａであり、その位置は、接続端子５１～５３の端部と同様であるので、詳細な説明を省略する。このように、支柱５０を、実装部品または半導体素子１６に導通した接続端子５１～５４とすることにより、パワーモジュールの構造のシンプル化を図ることができる。
【0034】
各支柱５０である接続端子５１～５３は、円柱状の金属端子である。各接続端子５１～５３は、第１支持柱５１Ａ～５３Ａと、第２支持柱５１Ｂ～５３Ｂとで、構成されている。第１支持柱５１Ａ～５３Ａは、素子実装基板１０から立設し、部品実装基板２０を支持している。第２支持柱５１Ｂ～５３Ｂは、部品実装基板２０から立設し、コネクタ基板３０を支持している。
【0035】
図５に示すように、第１支持柱５１Ａ～５３Ａには、端部（上端部）に雌ネジ部５６ｃが形成されている。第２支持柱５１Ｂ～５３Ｂの端部（下端部）には、雌ネジ部５６ｃに螺着される雄ネジ部５６ｂが形成されている。なお、雄ネジ部５６ｂは、図６（Ｂ）に示すように、円柱状の支持柱本体５６ａから突出した部分である。本実施形態では、図６（Ｃ）に示すように、部品実装基板２０に形成された貫通孔２９を介して、雄ネジ部５６ｂと雌ネジ部５６ｃを螺着させる。この螺着した状態で、部品実装基板２０は、第１支持柱５１Ａ～５３Ａおよび第２支持柱５１Ｂ～５３Ｂにより、その四隅で挟持されている。同様に、駆動電圧用接続端子５４は、雌ネジ部５６ｃが形成された第１支持柱５４Ａと、雄ネジ部５６ｂが形成された第２支持柱５４Ｂを有しており、雄ネジ部５６ｂと雌ネジ部５６ｃとが螺着している。本実施形態では、第１支持柱５１Ａ～５４Ａに雌ネジ部５６ｃを形成し、第２支持柱５１Ｂ～５４Ｂに雄ネジ部５６ｂを形成し、これらを螺着させた。しかしながら、これらを螺着させることができるのであれば、第１支持柱５１Ａ～５４Ａに雄ネジ部５６ｂを形成し、第２支持柱５１Ｂ～５４Ｂに雌ネジ部５６ｃを形成してもよい。
【0036】
本実施形態では、上述したように、封止材６０は、ケーシング７０の底面から所定の高さまで充填されている。この所定の高さを超えたケーシング７０内の空間は、封止材６０の非充填空間Ｓとなる（図３参照）。本実施形態では、非充填空間Ｓに少なくとも存在する接続端子５１～５４の円柱部分は、円筒状のセラミックスからなる絶縁筒体５８に挿入されている。具体的には、図４、図５、および図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本実施形態では、第２支持柱５１Ｂ～５３Ｂの円柱状の支持柱本体５６ａの全体、駆動電圧用接続端子５４の円柱部分の全体が、絶縁筒体５８で覆われている。なお、非充填空間Ｓに存在する部分のみが、絶縁筒体で覆われていてもよい。
【0037】
非充填空間Ｓに存在する接続端子の周面は、封止材６０で被覆された周面よりも、放電し易い。本実施形態では、非充填空間Ｓに存在する接続端子５１～５４の円柱部分（支持柱本体５６ａ）が、セラミックスからなる絶縁筒体５８に挿入されることにより、円柱部分を絶縁筒体５８で覆うことができる。このため、円柱部分からの放電を抑えることができる。さらに、本実施形態では、図６（Ｃ）に示すように、絶縁筒体５８の端面には、Ｏリング５９が配置されている。雄ネジ部５６ｂを雌ネジ部５６ｃ締め込むことにより、Ｏリング５９が変形し、絶縁筒体５８の内部５８ａに、後述する未硬化の状態の封止材６０Ａが流入することを抑えることができる。
【0038】
図２（Ａ）および図５に示すように、接続端子５１～５４の端部（上端部）である接続部５１ａ～５４ａは、コネクタ基板３０の平面視において、各貫通孔３９内に収まるように配置されている。したがって、各接続端子５１～５４の接続部５１ａ～５４ａは、コネクタ基板３０の平面視で、コネクタ基板３０から貫通孔３９において露出している。各接続部５１ａ～５４ａには、雌ネジ部５６ｃが形成されている。各接続端子５１～５３のうち、ドレイン用接続端子５２またはソース用接続端子５３の場合には、図６（Ｄ）に示すように、雌ネジ部５６ｃには、貫通孔３９を挿通したネジ等の締結具９２が螺着され、ワッシャ９１を介して、配線９３が固定される。このようにして、図２（Ａ）に示す、ドレイン用接続端子５２またはソース用接続端子５３の接続部５２ａ、５３ａに、電源または隣接する基板構造体１Ａ等からの配線９３を接続することができる。これに加えて、各接続端子５１～５３の接続部５１ａ～５４ａに形成された雌ネジ部５６ｃに、締結具９２を螺着させて締め込むことにより、コネクタ基板３０を、接続端子５１～５４に支持した状態で、コネクタ基板３０を安定して固定することができる。なお、第２支持柱５１Ｂ～５４Ｂの上端面（接続部５１ａ～５４ａ）には、雌ネジ部５６ｃを交わるように、マイナスドライバ（図示せず）の先端が係合する締め込み用の溝部５６ｆが形成されている（たとえば図６（Ａ）参照）。これにより、マイナスドライバで、第２支持柱５１Ｂ～５４Ｂを第１支持柱５１Ａ～５４Ａに簡単に取り付けることができる。
【0039】
本実施形態によれば、ケーシング７０の底部から順に、素子実装基板１０と、部品実装基板２０と、コネクタ基板３０が、複数の支柱５０により間隔を空けた状態で、着脱自在に連結されている。これにより、素子実装基板１０と、部品実装基板２０と、コネクタ基板３０と、を簡単に分離することがきる。特に、検査時に、部品実装基板２０またはコネクタ基板３０に実装されたリード抵抗３３、コンデンサ２７、３７等の電気部品等の特性が所望の特性を有していない場合、部品実装基板２０またはコネクタ基板３０を簡単に交換することができる。
【0040】
さらに、部品実装基板２０は、第１支持柱５１Ａ～５３Ａおよび第２支持柱５１Ｂ～５３Ｂにより挟持した状態で、部品実装基板２０に形成された貫通孔２９を介して、雄ネジ部５６ｂと雌ネジ部５６ｃを螺着させている。第１支持柱５１Ａ～５３Ａおよび第２支持柱５１Ｂ～５３Ｂの螺着を解除することにより、部品実装基板２０を、素子実装基板１０とコネクタ基板３０との間から簡単に取り除くことができる。さらに、部品実装基板２０に形成された貫通孔２９を介して、雄ネジ部５６ｂと雌ネジ部５６ｃを螺着させて、第１支持柱５１Ａ～５３Ａに第２支持柱５１Ｂ～５３Ｂを締め込むと、素子実装基板１０およびコネクタ基板３０に対して、部品実装基板２０を安定して固定することができる。
【0041】
さらに、本実施形態によれば、素子実装基板１０に実装された半導体素子１６から発熱した熱は、絶縁基板１１に接触した放熱板７６から、放熱され易い。一方、部品実装基板２０に実装された実装部品（たとえば、ゲート駆動回路２３の電子部品、コンデンサ２７）、コネクタ基板３０のリード抵抗３３およびコンデンサ３７から発熱した熱は、各基板を介して金属製の支柱５０を伝導し、外部に放熱され易い。
【0042】
さらに、素子実装基板１０と、部品実装基板２０と、コネクタ基板３０とが、対向した状態で離間して配置されているため、これらの間に、半導体素子１６、後述するゲート抵抗１５Ｒなどの実装部品から発熱した熱も放熱される。この放熱された熱も、封止材６０を介して金属製の支柱５０から外部に放熱される。したがって、ケーシング７０の内部に封止材６０が収容されていたとしても、封止材６０に入熱された熱は、顕熱として封止材６０に蓄熱され難く、金属製の支柱５０から外部に放熱することができる。このようにして、素子実装基板１０、部品実装基板２０、およびコネクタ基板３０で発熱した熱を、効率良く放熱することができる。
【0043】
ここで、支柱５０は、半導体素子１６と上述した実装部品等とに電気的に導通した接続端子５１～５４である。したがって、半導体素子１６と実装部品から発熱した熱は、これらの導通経路（図示せず）を介して接続端子５１～５４に伝達され易い。この結果、半導体素子１６と実装部品とから発熱した熱を、接続端子５１～５４を介して、素子実装基板１０側からコネクタ基板３０側に向かって外部（ケーシング７０の上方）に放熱し易くなる。
【0044】
特に、素子実装基板１０の四隅から立設した各接続端子５１～５３が、部品実装基板２０の四隅の貫通孔２９に挿通され、さらにコネクタ基板３０の四隅において、コネクタ基板３０の平面視で、コネクタ基板３０から貫通孔３９において露出している。このため、半導体素子１６と上述した実装部品とから発熱した熱は、これらの四隅に位置する接続端子５１～５３にバランスよく分散して伝達され、コネクタ基板３０の貫通孔３９から外部に効率良く放熱させることができる。特に、基準電圧用接続端子５１は、その機能上、１つであってもよいが、基準電圧用接続端子５１を複数（本実施形態では２つ）設けることにより、部品実装基板２０のゲート駆動回路２３等の集積回路で発熱した熱を、複数の（２つの）基準電圧用接続端子５１から効率的に放熱させることができる。
【0045】
３．素子実装基板１０の構造とパワーモジュール１の回路構成
以下に、素子実装基板１０の構造と、パワーモジュール１の回路構成について、図７～図９をさらに参照して説明する。図７（Ａ）に示すように、絶縁基板１１の表面には、半導体素子１６を実装する導電層１２を少なくとも含む導体パターン１２Ｐが形成されている。各導電層１２は、放電の抑制の観点から、平面視において丸みを帯びた凸角部または凹角部を有している。本実施形態では、導体パターン１２Ｐは、たとえば銅箔等の金属箔により形成されている。導体パターン１２Ｐは、導電層１２として、平面状の第１～第３導電層１２Ａ～１２Ｃを有している。第２導電層１２Ｂの表面のうち、半導体素子１６が実装される被実装領域１３Ｃが露出するように、第２導電層１２Ｂの周縁とともに、絶縁基板１１の表面が、絶縁フィルム１４で被覆されている。具体的には、絶縁フィルム１４には、半導体素子１６の設置面の形状に応じた形状の素子用開口部１４ｃ（開口部１４Ｈ）が形成されることにより、被実装領域１３Ｃ（１３）は、半導体素子１６の設置面の形状に応じた形状になっている。被実装領域１３Ｃに、半導体素子１６が設置した状態で、リフロー等のより、半導体素子１６は、被実装領域１３Ｃにおいて、第２導電層１２Ｂにはんだ接合される。
以下に、素子実装基板１０の構造と、パワーモジュール１の回路構成について、図７～図９をさらに参照して説明する。図７（Ａ）に示すように、絶縁基板１１の表面には、半導体素子１６を実装する導電層１２を少なくとも含む導体パターン１２Ｐが形成されている。各導電層１２は、放電の抑制の観点から、平面視において丸みを帯びた凸角部または凹角部を有している。本実施形態では、導体パターン１２Ｐは、たとえば銅箔等の金属箔により形成されている。導体パターン１２Ｐは、導電層１２として、平面状の第１～第３導電層１２Ａ～１２Ｃを有している。第２導電層１２Ｂの表面のうち、半導体素子１６が実装される被実装領域１３Ｃが露出するように、第２導電層１２Ｂの周縁とともに、絶縁基板１１の表面が、絶縁フィルム１４で被覆されている。具体的には、絶縁フィルム１４には、半導体素子１６の設置面の形状に応じた形状の素子用開口部１４ｃ（開口部１４Ｈ）が形成されることにより、被実装領域１３Ｃ（１３）は、半導体素子１６の設置面の形状に応じた形状になっている。被実装領域１３Ｃに、半導体素子１６が設置した状態で、リフロー等のより、半導体素子１６は、被実装領域１３Ｃにおいて、第２導電層１２Ｂにはんだ接合される。
【0046】
半導体素子１６は、電界効果トランジスタであり、上述するように、部品実装基板２０には、ゲート駆動回路２３が設けられており、ゲート駆動回路２３は、電子部品等の実装部品で構成され、電界効果トランジスタである半導体素子１６を駆動させる電子回路である。ゲート駆動回路２３は、駆動電圧用接続端子５４からの電圧が入力される。さらに、ゲート駆動回路２３は、光レシーバ２６で受光した光信号（パルス信号）を制御信号として、ゲート駆動電圧の波形を制御するものであり、ＰＷＭ信号からなるパルス信号を生成する。本実施形態では、部品実装基板２０には、導入口２５を挟んだ両側のうち一方側に、光レシーバ２６と、ゲート駆動回路２３とが、並設されている。これにより、ゲート駆動回路２３と光レシーバ２６とを、導入口２５を挟んだ両側のうち一方側に、並設することにより、光レシーバ２６をゲート駆動回路２３の近傍に配置することができる。このため、光レシーバ２６で受信した光信号を精度良くゲート駆動回路２３に入力することができる。これにより、ゲート駆動回路２３で半導体素子（電界効果トランジスタ）１６を駆動させる（スイッチングさせる）ゲート駆動電圧のパルス波形を精度よく生成することができる。
【0047】
素子実装基板１０には、ゲート駆動回路２３と半導体素子１６（電界効果トランジスタ）とを中継するインターポーザ（中継基板）１５と、中継部品１７とが、実装されており、これらは、ワイヤボンディング等によりワイヤ（図示せず）で、電気的に接続されている。インターポーザ１５は、配線基板１５ａを備えており、配線基板１５ａには、チップ抵抗１５ｂで構成されたゲート抵抗１５Ｒが設けられている。さらに、配線基板１５ａには、ゲート・ソース間抵抗も設けられている。ゲート駆動回路２３は、配線基板１５ａに実装されたコネクタ１５ｃの端子に電気的に接続されている。
【0048】
本実施形態では、インターポーザ１５の裏面には、銅からなる導電層１５ｄが形成されており、導電層１５ｄの表面には、はんだがさらに被覆されている。第１導電層１２Ａの表面のうちインターポーザ１５が実装される被実装領域１３Ａが露出するように、第１導電層１２Ａの周縁とともに、絶縁基板１１の表面が、絶縁フィルム１４で被覆されている。具体的には、絶縁フィルム１４には、インターポーザ１５の設置面の形状に応じた形状のインターポーザ用開口部１４ａ（開口部１４Ｈ）が形成されることにより、被実装領域１３Ａ（１３）は、インターポーザ１５の設置面の形状に応じた形状になっている。被実装領域１３Ａに、インターポーザ１５を設置した状態で、リフロー等により、インターポーザ１５は、被実装領域１３Ａにおいて、第１導電層１２Ａにはんだ接合される。
【0049】
第２導電層１２Ｂの表面には、中継部品１７が実装される被実装領域１３Ｄが形成されている。中継部品１７も同様に、部品用開口部１４ｄ（開口部１４Ｈ）が形成されることにより、被実装領域１３Ｄ（１３）は、中継部品１７の設置面の形状に応じた形状になっている。被実装領域１３Ｄに、中継部品１７を設置した状態で、リフロー等のより、中継部品１７は、被実装領域１３Ｄにおいて、第３導電層１２Ｃにはんだ接合される。
【0050】
さらに、導体パターン１２Ｐには、第１～第３導電層１２Ａ～１２Ｃ（導電層１２）を介して半導体素子１６等に直接的または間接的に導通するように、上述した接続端子５１～５３が立設されている。絶縁フィルム１４には、各接続端子５１～５３が立設された位置に、接続端子の端面の形状に応じた端子用開口部１４ｂ、１４ｅ、１４ｆが形成されている。これにより、導体パターン１２Ｐの第１～第３導電層１２Ａ～１２Ｃ（導電層１２）のそれぞれの表面には、絶縁フィルム１４から露出し、接続端子５１～５３の端面に接触する接触領域１３Ｂ、１３Ｅ、１３Ｆが形成されている。各接続端子５１～５３は、接触領域１３Ｂ、１３Ｅ、１３Ｆのそれぞれにおいて、対応する第１～第３導電層１２Ａ～１２Ｃにはんだ付けで接合される。接続端子５１～５３は、円柱状の金属製の端子であるので、接続端子５１～５３の側面が丸みを帯びた形状となるため、接続端子５１～５３からの放電を抑えることができる。本実施形態では、接続端子５１～５３は、円柱状の端子であるが、たとえば、接続端子５１～５３は、多角柱状の端子で、角部（稜線）に丸みを帯びた形状の端子であってもよい。
【0051】
ここで、コネクタ基板３０では、外部機器からコネクタプラグ３８に供給された電圧が、基準電圧とゲート駆動電圧とに電圧変換される。変換された基準電圧は、基準電圧用接続端子５１に供給され、基準電圧用接続端子５１を介して、第１導電層１２Ａに入力される。したがって、第１導電層１２Ａは、基準電圧用導電層となる。一方、ゲート駆動電圧は、駆動電圧用接続端子５４に供給され、ゲート駆動電圧は、ゲート駆動回路２３に入力される。ゲート駆動電圧と上述した光信号（ＰＷＭ信号）とから、ゲート駆動回路２３では、パルス状の波形を有したゲート駆動電圧が生成される。ここで、第１導電層１２Ａに入力された基準電圧により、ゲート駆動回路２３で生成されたゲート駆動電圧の電位が適正な電位に調整される。このようなゲート駆動電圧は、ゲート駆動信号として、半導体素子１６のゲートとソース間に印加される。
【0052】
さらに、接続端子５１～５３のうち、ドレイン用接続端子５２は、半導体素子（電界効果トランジスタ）１６のドレイン端子（図示せず）に接続される端子である。第２導電層１２Ｂは、半導体素子（電界効果トランジスタ）１６のドレイン端子に導通するドレイン用導電層である。さらに、接続端子５１～５３のうち、ソース用接続端子５３は、半導体素子（電界効果トランジスタ）１６のソース端子（図示せず）に接続される端子である。第３導電層１２Ｃは、半導体素子（電界効果トランジスタ）１６のソース端子に導通するソース用導電層である。第２導電層（ドレイン用導電層）１２Ｂには、ドレイン用接続端子５２が立設されている。第３導電層（ソース用導電層）１２Ｃには、ソース用接続端子５３が立設している。
【0053】
このようにして、半導体素子（電界効果トランジスタ）１６で発熱した熱は、ソース端子およびドレイン端子に導通する第２導電層（ドレイン用導電層）１２Ｂと第３導電層（ソース用導電層）１２Ｃから絶縁基板１１を介して放熱板７６に伝達され、放熱板７６から放熱される。さらに、半導体素子（電界効果トランジスタ）１６で発熱した熱は、第２導電層（ドレイン用導電層）１２Ｂと第３導電層（ソース用導電層）１２Ｃのそれぞれに立設したソース用接続端子５３とドレイン用接続端子５２からも放熱することができる。一方、インターポーザ１５に実装されたゲート抵抗１５Ｒも、半導体素子１６とともに発熱する。このゲート抵抗１５Ｒで発熱した熱は、ゲート端子に間接的に導通する第１導電層（ゲート抵抗用導電層）１２Ａから放熱板７６に伝達され、放熱板７６から放熱することができる。
【0054】
このように、図８（Ａ）に示すように、絶縁基板１１に形成された導電層１２の表面のうち、半導体素子１６が実装される被実装領域１３が露出するように、導電層１２の周縁とともに、絶縁基板１１の表面が、絶縁フィルム１４で被覆されている。なお、ここで、導電層１２の周縁とは、導電層１２の表面および側面を含む周縁のことをいう。これにより、導電層１２の周縁と絶縁基板１１の表面により形成される凸部および凹部は、絶縁フィルム１４で覆われるため、導電層１２の周縁の凸部および凹部に電界が集中することを抑制し、これらの凸部および凹部から放電することを抑えることができる。発明者らが行った解析結果等から、被実装領域１３は、導電層１２の周縁から５ｍｍ以上内側に形成されていることが好ましい。これにより、被実装領域１３近傍の放電を抑えることができる。
【0055】
また、絶縁フィルム１４に形成された開口部１４Ｈにより、被実装領域１３は、半導体素子１６等の設置面の形状に応じた形状にとなるため、絶縁フィルム１４から導電層１２が露出する領域を低減することができる。これにより、導電層１２からの放電を低減することができる。さらに、絶縁フィルム１４に形成された端子用開口部１４ｂ、１４ｅ、１４ｆにより、導体パターン１２Ｐの導電層１２の表面には、絶縁フィルム１４から露出し、接続端子５１～５３の端面に接触する接触領域１３Ｂ、１３Ｅ、１３Ｆが形成されている。これにより、接続端子５１～５３が立設される導電層のうち、接触領域１３Ｂ、１３Ｅ、１３Ｆの周縁にも、絶縁フィルム１４で覆うことができるため、導電層１２の周縁からの放電を抑えることができる。発明者らが行った解析結果等から、接触領域１３Ｂ、１３Ｅ、１３Ｆは、導電層１２の周縁から５ｍｍ以上内側に形成されていることが好ましい。これにより、接触領域１３Ｂ、１３Ｅ、１３Ｆ近傍の放電を抑えることができる。
【0056】
ここで、絶縁フィルム１４の絶縁破壊強度は、封止材６０のものよりも高いことが好ましく、たとえば、２００ｋＶ／ｍｍ以上であることが好ましい。絶縁フィルム１４の材料としてぇあ、ポリイミド系樹脂などの樹脂材料を挙げることができる。封止材６０の絶縁破壊強度は、２０ｋＶ／ｍｍ程度であり、封止材６０の材料としては、たとえばＳｉゲル等のゲル状の絶縁材料を挙げることができる。
【0057】
さらに、図８（Ａ）に示すように、被実装領域１３と開口部１４Ｈとにより、凹部１１ｂが形成されており、凹部１１ｂの少なくとも一部を埋めるように、被実装領域１３にめっき層１８がさらに形成されてもよい。めっき層１８は、たとえば無電解ニッケルめっきにより形成された、ホウ素ニッケルからなる層である。この場合、めっき層１８の表面１８ａが、半導体素子１６が実装される被実装領域となる。本実施形態では、めっき層１８の厚さは、凹部１１ｂの深さ以下である。さらに、絶縁基板１１の裏面には、銅からなる導電層１９Ａおよびめっき層１９Ｂが形成されており、これらの層がアースとしての役割りを果たす。また、図８（Ｂ）に示すように、導電層１２の厚みよりも厚い接着層１４Ｂを設けて、この上に、絶縁フィルム１４Ａを配置してもよい。これにより、絶縁フィルム１４Ａがフラットな状態で、絶縁基板１１および導電層１２の縁部に、絶縁フィルム１４Ａを設けることができる。なお、絶縁フィルム１４、１４Ａは、真空ラミネート処理により、絶縁基板１１および導電層１２の縁部に、貼り付けられたフィルムである。
【0058】
この態様によれば、導電層１２の表面に形成されるめっき層１８の厚さを、被実装領域１３と開口部１４Ｈとにより形成された凹部１１ｂの深さ以下としている。これにより、めっき層１８の周縁が、絶縁フィルム１４からはみ出すことがない。このような結果、めっき層１８の周縁に電界が集中することを抑制し、この周縁から放電することを抑えることができる。
【0059】
パワーモジュール１には、複数の抵抗が設けられおり、素子実装基板１０には、複数の抵抗のうちチップ抵抗１５ｂが設けられており、コネクタ基板３０には、リード抵抗３３が設けられている。なお、リード抵抗３３は、ドレイン用接続端子５２とソース用接続端子５３との間の電圧を安定させるために、これらの間に接続されおり、同じ目的で、コンデンサ２７、３７が、部品実装基板２０およびコネクタ基板３０のそれぞれに設けられている。なお、リード抵抗３３は、部品実装基板２０に設けられてもよい。
【0060】
このように抵抗を配置することにより、リード抵抗３３は、素子実装基板１０から離間した部品実装基板２０およびコネクタ基板３０の少なくとも一方に実装される。このため、リード抵抗３３から発熱した熱は、コネクタ基板３０側から外部に放熱することができる。一方、リード抵抗３３よりも発熱量の少ないチップ抵抗１５ｂは、素子実装基板１０に設けられているため、放熱板７６を介して外部に放熱することができる。このようにして、チップ抵抗１５ｂよりも発熱量が多いリード抵抗３３は、コネクタ基板３０側から外部に放熱するため、半導体素子１６から発熱した熱を、放熱板７６からより効率的に放熱することができる。
【0061】
さらに、ゲート駆動回路２３で発熱した熱は、金属の支柱５０（基準電圧用接続端子５１）から放熱させることできる。一方、素子実装基板１０には、ゲート駆動回路２３と半導体素子（電界効果トランジスタ）１６とを中継するインターポーザ１５が、実装されており、インターポーザ１５には、チップ抵抗１５ｂで構成されたゲート抵抗１５Ｒが設けられている。これにより、ゲート抵抗１５Ｒから発熱した熱を、放熱板７６から放熱することができる。このようにして、ゲート駆動回路２３およびゲート抵抗１５Ｒから発熱するそれぞれの熱を分散することができる。
【0062】
４．封止材６０（６０Ａ）の封入について
図９に示すように、部品実装基板２０は矩形状であり、部品実装基板２０の中央には、ケーシング７０内に素子実装基板１０を封止する封止材６０Ａを導入する導入口２５が形成されている。さらに、上述した如く、部品実装基板２０には、実装部品の１つとして、光ファイバに接続され、光ファイバ（図示せず）の光信号を受光する光レシーバ２６が実装されている。コネクタ基板３０には、光レシーバ２６と対向した位置には、開口部３５が形成されている。
図９に示すように、部品実装基板２０は矩形状であり、部品実装基板２０の中央には、ケーシング７０内に素子実装基板１０を封止する封止材６０Ａを導入する導入口２５が形成されている。さらに、上述した如く、部品実装基板２０には、実装部品の１つとして、光ファイバに接続され、光ファイバ（図示せず）の光信号を受光する光レシーバ２６が実装されている。コネクタ基板３０には、光レシーバ２６と対向した位置には、開口部３５が形成されている。
【0063】
この態様によれば、部品実装基板２０の中央には、ケーシング７０内に素子実装基板１０を封止する封止材６０Ａを導入する導入口２５が形成されている。これにより、部品実装基板２０の導入口２５から、未硬化の液状の封止材６０Ａを素子実装基板１０に向けて安定して流すことができる。この結果、封止材６０Ａに気泡が形成されることを抑えつつ、素子実装基板１０の表面全体を封止材６０Ａで一様に封止することができる。
【0064】
さらに、光ファイバを開口部３５から光レシーバ２６に案内して接続する前に、コネクタ基板３０の開口部３５を利用して、封止材６０Ａを排出する治具（図示せず）を挿入する。挿入した治具から排出された封止材６０Ａを、部品実装基板２０の導入口２５から、素子実装基板１０に向かって導入することができる。これにより、光レシーバ２６の受光面２６ａに封止材６０Ａが付着することが無いことを確認しながら、それよりもケーシングの底面側に位置する素子実装基板１０および部品実装基板２０を、封止材６０Ａにより埋めることができる。その後、液状の封止材６０Ａを硬化させる。封止材６０Ａによる封止が完了した後には、コネクタ基板３０の開口部３５から光ファイバを光レシーバ２６に案内し、光ファイバを光レシーバ２６に簡単に接続することできる。
【0065】
５．基板構造体１Ａの配置と接続について
本実施形態では、ケーシング７０内には、絶縁基板１１と、絶縁基板１１に実装される半導体素子１６と、を１つセットとした素子実装基板１０が、複数（たとえば２つ）並設された状態で、複数の素子実装基板１０は、電気的に直列に接続されている。具体的には、素子実装基板１０と、部品実装基板２０と、コネクタ基板３０とが、支柱５０を介して、連結された基板構造体１Ａを、複数（たとえば２つ）並設した状態で、隣接する基板構造体１Ａ同士の一方の基板構造体１Ａのソース用接続端子５３と他方の基板構造体１Ａのドレイン用接続端子５２とが電気的に接続されている。接続されるソース用接続端子５３とドレイン用接続端子５２とは、一対の基板構造体１Ａの隣り合うソース用接続端子５３とドレイン用接続端子５２である。さらに、複数のパワーモジュール１を複数（たとえば８個）並列に配置し、これらの隣り合うパワーモジュール１のソース用接続端子５３とドレイン用接続端子５２とを接続してもよい。
本実施形態では、ケーシング７０内には、絶縁基板１１と、絶縁基板１１に実装される半導体素子１６と、を１つセットとした素子実装基板１０が、複数（たとえば２つ）並設された状態で、複数の素子実装基板１０は、電気的に直列に接続されている。具体的には、素子実装基板１０と、部品実装基板２０と、コネクタ基板３０とが、支柱５０を介して、連結された基板構造体１Ａを、複数（たとえば２つ）並設した状態で、隣接する基板構造体１Ａ同士の一方の基板構造体１Ａのソース用接続端子５３と他方の基板構造体１Ａのドレイン用接続端子５２とが電気的に接続されている。接続されるソース用接続端子５３とドレイン用接続端子５２とは、一対の基板構造体１Ａの隣り合うソース用接続端子５３とドレイン用接続端子５２である。さらに、複数のパワーモジュール１を複数（たとえば８個）並列に配置し、これらの隣り合うパワーモジュール１のソース用接続端子５３とドレイン用接続端子５２とを接続してもよい。
【0066】
このような直列接続により、複数の素子実装基板１０は、導電層１２の周縁から、高電圧により放電し易いところ、上述した絶縁フィルム１４により、より効果的に放電を抑えることができる。特に、基板構造体１Ａを複数並設した状態で、隣接する基板構造体１Ａ、１Ａ同士の一方の基板構造体１Ａのソース用接続端子５３と他方の基板構造体１Ａのドレイン用接続端子５２とを電気的に接続するので、隣接する基板構造体１Ａ、１Ａを直列に接続し、高電圧域の直流電圧から交流電圧の変換を、各基板構造体１Ａに担わせることができ、変換時に発生する熱を各基板構造体１Ａに分散することができる。
【0067】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【0068】
１：パワーモジュール、１Ａ：基板構造体、１０：素子実装基板、１１：絶縁基板、１２：導電層、１２Ｐ：導体パターン、１３：被実装領域、１４、１４Ａ：絶縁フィルム、１４Ｈ：開口部、１５：インターポーザ、１５ｂ：チップ抵抗、１５Ｒ：ゲート抵抗、１６：半導体素子（電界効果トランジスタ）、２０：部品実装基板、２３：ゲート駆動回路、２５：導入口、２６：光レシーバ、２９：貫通孔、３０：コネクタ基板、３３：リード抵抗、３５：開口部、３９：貫通孔、５０：支柱、５１：基準電圧用接続端子（接続端子）、５２：ドレイン用接続端子（接続端子）、５３：ソース用接続端子（接続端子）、５１Ａ～５３Ａ：第１支持柱、５１Ｂ～５３Ｂ：第２支持柱、５４：駆動電圧用接続端子（接続端子）、５６ｂ：雄ネジ部、５６ｃ：雌ネジ部、５８：絶縁筒体、６０：封止材、７０：ケーシング、７６：放熱板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】