CN109451779A - 半导体装置及电力转换装置 - Google Patents

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Abstract

半导体装置(1)具备：正极侧半导体元件(7)、负极侧半导体元件(8)、正电极板(4)、负电极板(5)、交流电极板(6)、正极侧辅助电极端子(13)、负极侧辅助电极端子(14)、正极侧电容器(11)、负极侧电容器(12)。正电极板(4)与正极侧半导体元件(7)的第一正极(71)连接。负电极板(5)与负极侧半导体元件(8)的第二负极(82)连接。交流电极板(6)与正极侧半导体元件(7)的第一负极(72)及负极侧半导体元件(8)的第二正极(81)连接。正极侧电容器(11)与正电极板(4)连接，并且与正极侧辅助电极端子(13)连接。负极侧电容器(12)与负电极板(5)连接，并且与负极侧辅助电极端子(14)连接。

Description

半导体装置及电力转换装置
技术领域
本发明涉及一种半导体装置及电力转换装置。
背景技术
作为半导体装置的一例，已知具备用于控制电力的半导体元件的半导体功率模块。在使用半导体功率模块而构成的电力转换装置中，已知半导体元件的开关动作、由电力转换装置驱动的电动机中的电位变动等成为噪声的产生源。这样的噪声成为各种电子设备的误动作的要因，因此进行基于噪声滤波器插入的噪声的抑制。
作为所述噪声抑制方法之一，存在将在半导体元件与散热用导体之间产生的静电电容用作噪声滤波器的方法。通常，由于接合半导体元件的电极经由薄的绝缘体与散热用导体连接，因此在半导体元件与散热用导体之间存在静电电容。利用该静电电容作为滤波器，通过控制噪声电流的流动路径来实现噪声的抑制。
例如，在日本特开2015-149883号公报(专利文献1)中，记载了一种电力转换装置，其利用在半导体元件与散热用导体之间产生的静电电容作为接近旁路电容器来抑制噪声。另外，在该电力转换装置中，通过具备电流路径比接近旁路电容器长且静电电容比接近旁路电容器大的远距离旁路电容器，能够抑制较广的频率范围的噪声。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-149883号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在上述公报所记载的电力转换装置中，由于将在半导体功率模块中的半导体元件与散热用导体之间产生的静电电容用作滤波器，因此存在噪声从散热用导体扩散的课题。具体而言，存在由于噪声电流流向散热用导体而从散热用导电体产生放射噪声的课题。另外，在散热用导电体接地于地线的情况下，存在噪声电流经由地线而向系统电源、控制电路等传播的课题。
本发明是鉴于所述课题而完成的，其目的在于提供一种半导体装置及电力转换装置，能够抑制从散热用导体产生的放射噪声以及从散热用导体扩散的噪声电流。
用于解决课题的手段
本发明的半导体装置具备：正极侧半导体元件、负极侧半导体元件、正电极板、负电极板、交流电极板、正极侧辅助电极端子、负极侧辅助电极端子、正极侧电容器、负极侧电容器。正极侧半导体元件具有第一正极和第一负极。负极侧半导体元件具有第二正极和第二负极。正电极板与正极侧半导体元件的第一正极连接。负电极板与负极侧半导体元件的第二负极连接。交流电极板与正极侧半导体元件的第一负极及负极侧半导体元件的第二正极连接。正极侧电容器与正电极板连接，并且与正极侧辅助电极端子连接。负极侧电容器与负电极板连接，并且与负极侧辅助电极端子连接。
发明的效果
根据本发明的半导体装置，能够通过从正极侧半导体元件的第一正极开始由正电极板和正极侧电容器及正极侧辅助电极形成的电流路径、以及从负极侧半导体元件的第二负极开始由负电极板和负极侧电容器及负极侧辅助电极形成的电流路径来控制噪声电流。因此，在正极侧半导体元件和负极侧半导体元件分别经由绝缘体而与散热用导体连接的情况下，能够降低向散热用导体流动的噪声电流。因此，能够抑制从散热用导体产生的放射噪声以及从散热用导体扩散的噪声电流。
附图说明
图1是概略地表示实施方式1的半导体功率模块的内部结构的剖视图，是沿着图2的I-I线的剖视图。
图2是概略地表示实施方式1的半导体功率模块的内部结构的俯视图。
图3是概略地表示实施方式1的半导体功率模块中的单相桥逆变器的结构的电路图。
图4是概略地表示实施方式1的半导体功率模块中的单相桥逆变器的内部结构的俯视图。
图5是概略地表示实施方式2的半导体功率模块的内部结构的俯视图。
图6是概略地表示实施方式2的半导体功率模块的结构的电路图。
图7是概略地表示实施方式3的半导体功率模块中的单相桥逆变器的内部结构的俯视图。
图8是概略地表示实施方式3的半导体功率模块中的三相桥逆变器的内部结构的俯视图。
图9是概略地表示实施方式4的半导体功率模块的内部结构的立体图。
图10是概略地表示实施方式5的半导体功率模块的一例的内部结构的俯视图。
图11是概略地表示实施方式5的半导体功率模块的其他例子的内部结构的立体图。
图12是概略地表示实施方式6的半导体功率模块的内部结构的剖视图。
图13是概略地表示实施方式6的层叠导体图案的结构的示意剖视图。
图14是概略地表示实施方式7的电力转换装置的结构的电路图。
图15是概略地表示实施方式7的电力转换装置的变形例的结构的电路图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
(实施方式1)
参照图1和图2，对本发明的实施方式1的半导体功率模块的结构的概略进行说明。另外，在本实施方式中，作为半导体装置的一例，对具备用于控制电力的半导体元件的半导体功率模块进行说明。图1是概略地表示实施方式1的半导体功率模块的内部结构的剖视图，是沿着图2的I-I线的剖视图。图2是概略地表示实施方式1的半导体功率模块的内部结构的俯视图。
本实施方式的半导体功率模块(半导体装置)1主要具有散热用导体2、绝缘体3、正电极板4、负电极板5、交流电极板6、正极侧半导体元件7、负极侧半导体元件8、第一连接导体9、第二连接导体10、正极侧电容器11、负极侧电容器12、正极侧辅助电极端子13、负极侧辅助电极端子14、密封剂15、正电极端子41、负电极端子51以及交流电极端子61。
在散热用导体2上设有绝缘体3，在绝缘体3上设有正电极板4、负电极板5及交流电极板6。绝缘体3设置在正电极板4、负电极板5和交流电极板6的每一个与散热用导体2之间。
在正电极板4上设置有正极侧半导体元件7、正极侧电容器11和正电极端子41。正极侧半导体元件7具有正极(第一正极)71和负极(第一负极)72。正电极板4与正极侧半导体元件7的正极(第一正极)71连接。正极侧半导体元件7的负极(第一负极)72使用第一连接导体9而与交流电极板6连接。正极侧电容器11与正电极板4连接。正极侧电容器11相对于正电极板4配置在绝缘体3的相反侧。另外，正极侧电容器11相对于绝缘体3配置在散热用导体2的相反侧。在正极侧电容器11上设置有正极侧辅助电极端子13。正极侧电容器11与正极侧辅助电极端子13连接。正电极端子41连接于正电极板4。另外，在上述中，正极侧半导体元件7设置在正电极端子41上，并使用第一连接导体9而与交流电极板6连接，但正极侧半导体元件7也可以设置在交流电极板6上，并使用第一连接导体9而与正电极板4连接。即，正极侧半导体元件7只要通过第一连接导体9而与正电极板4和交流电极板6中的任一个连接即可。
在交流电极板6上设置有第一连接导体9、负极侧半导体元件8以及交流电极端子61。负极侧半导体元件8具有正极(第二正极)81和负极(第二负极)82。交流电极板6与负极侧半导体元件8的正极(第二正极)81连接。负极侧半导体元件8的负极(第二负极)82使用第二连接导体10而与负电极板5连接。交流电极端子61连接于交流电极板6。另外，在上述中，负极侧半导体元件8设置在交流电极板6上，并使用第二连接导体10而与负电极板5连接，但负极侧半导体元件8也可以设置在负电极板5上，并使用第二连接导体10而与交流电极板6连接。即，负极侧半导体元件8只要通过第二连接导体10而与负电极板5及交流电极板6中的任一个连接即可。
在负电极板5上设置有第二连接导体10、负极侧电容器12以及负电极端子51。负极侧电容器12与负电极板5连接。负极侧辅助电极端子14设置在负极侧电容器12上。负极侧电容器12与负极侧辅助电极端子14连接。负极侧电容器12相对于负电极板5配置在绝缘体3的相反侧。另外，负极侧电容器12相对于绝缘体3配置在散热用导体2的相反侧。负电极端子51连接于负电极板5。
配置在散热用导体2上的绝缘体3、正电极板4、负电极板5、交流电极板6、正极侧半导体元件7、负极侧半导体元件8、第一连接导体9、第二连接导体10、正极侧电容器11以及负极侧电容器12被密封剂15覆盖。另外，正极侧辅助电极端子13、负极侧辅助电极端子14、正电极端子41、负电极端子51以及交流电极端子61也被密封剂15覆盖。但是，正极侧辅助电极端子13、负极侧辅助电极端子14、正电极端子41、负电极端子51、交流电极端子61、正极侧辅助电极端子13、负极侧辅助电极端子14的各自的一部分露出到密封剂15的外部。
另外，在图2中，为了表示半导体功率模块1的内部结构，未图示密封剂15。这一点在其他的俯视图中也是同样的。另外，虽然在图1和图2中未图示，但也可以在半导体功率模块1中设置用于填充密封剂15的壳体。
正电极板4及负电极板5经由薄的绝缘体3而与散热用导体2相向，因此在正电极板4及负电极板5与散热用导体2之间分别存在杂散电容16、18。在此，以正极侧电容器11的静电电容相对于杂散电容16变大的方式设置正极侧电容器11。即，正极侧电容器11的静电电容比经由正电极板4设置在正极侧半导体元件7的正极(第一正极)71与散热用导体2之间的静电电容大。另外，以负极侧电容器12的静电电容相对于杂散电容18变大的方式设置负极侧电容器12。即，负极侧电容器12的静电电容比经由负电极板5设置在负极侧半导体元件8的负极(第二负极)82与散热用导体2之间的静电电容大。
接着，参照图3和图4，说明本实施方式的半导体功率模块1的具体结构例。图3和图4所示的半导体功率模块1是由图1和图2的结构构成的单相桥逆变器。图3是概略地表示半导体功率模块1中的单相桥逆变器的结构的电路图。图4是概略地表示半导体功率模块1中的单相桥逆变器的内部结构的俯视图。
半导体功率模块1具备正极侧半导体元件7、负极侧半导体元件8、正极侧回流二极管19以及负极侧回流二极管20。正极侧半导体元件7及负极侧半导体元件8例如分别为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或金属-氧化膜-半导体电场效应晶体管(MOSFET)。正极侧半导体元件7使用第一连接导体9而与正极侧回流二极管19连接。在正电极板4上设置有正极侧半导体元件7及正极侧回流二极管19。负极侧半导体元件8使用第二连接导体10而与负极侧回流二极管20连接。在交流电极板6上设置有负极侧半导体元件8以及负极侧回流二极管20。
第一连接导体9以及第二连接导体10只要分别由具有导电性的任意的材料以及任意的形状构成即可。第一连接导体9和第二连接导体10例如分别由铜引线框、铝线等构成。由此，构成单相桥逆变器21。杂散电容16是存在于正电极板4与散热用导体2之间的寄生电容。杂散电容18是存在于负电极板5与散热用导体2之间的寄生电容。另外，散热用导体2与地线连接。
通常，半导体元件的开关动作、与交流电极端子连接的电动机中的电位变动等成为噪声的产生源。噪声电流在阻抗小的电流路径中流动。与静电电容C相对的电流I以及阻抗Z由下式(1)、(2)表示。
I＝V/Z(1)
Z＝1/(jωC)＝1/(j2πfC)(2)
在此，j是虚数成分，ω是角频率，f是频率，V是电压。由于噪声电流通过瞬时的开关动作、电位变动而产生，所以包括大量频率f高的高频成分。即，相对于频率f高的高频成分的电流，式(2)的阻抗Z显示出低的值。另一方面，相对于频率f低的低频成分的电流，阻抗Z显示出高的值。另外，根据式(2)，静电电容C越大则阻抗Z显示出越低的值。因此，通过设置具有大的静电电容的路径，对于包括大量高频成分的噪声电流能够形成阻抗小的路径。由此，能够事先设定噪声电流流动的路径，能够进行控制以使电流不会向噪声耐受量低的路径流动。
接着，对本实施方式的作用效果进行说明。
根据本实施方式的半导体功率模块1，通过从正极侧半导体元件7的正极(第一正极)71开始由正电极板4、正极侧电容器11及正极侧辅助电极端子13形成的电流路径、和从负极侧半导体元件8的负极(第二负极)82开始由负电极板5、负极侧电容器12及负极侧辅助电极端子14形成的电流路径，能够控制噪声电流。因此，在正极侧半导体元件7以及负极侧半导体元件8分别经由绝缘体3而与散热用导体2连接的情况下，能够降低向散热用导体2流动的噪声电流。因此，能够抑制从散热用导体2产生的放射噪声以及从散热用导体2扩散的噪声电流。
另外，根据本发明的实施方式1的半导体功率模块1，静电电容比杂散电容16大的正极侧电容器11设置在正极侧。即，正极侧电容器11的静电电容比经由正电极板4而设置在正极侧半导体元件7的正极(第一正极)71与散热用导体2之间的静电电容大。因此，能够形成阻抗比经由杂散电容16而向散热用导体2流动的噪声电流路径的阻抗低的噪声电流路径。另外，静电电容比杂散电容18大的负极侧电容器12设置在负极侧。即，负极侧电容器12的静电电容比经由负电极板5而设置在负极侧半导体元件8的负极(第二负极)82与散热用导体2之间的静电电容大。因此，能够形成阻抗比经由杂散电容18而向散热用导体2流动的噪声电流路径的阻抗低的噪声电流路径。由此，能够进行控制以使噪声电流不向噪声耐受量低的路径流动。其结果是，能够抑制经由杂散电容16、18而向散热用导体2流动的噪声电流，能够降低从散热用导体2产生的放射噪声以及经由散热用导体2向外部传播的噪声电流。
另外，通过使用电容器，无需变更半导体功率模块1的结构，就能够容易地将设置在正极侧以及负极侧的噪声电流路径的静电电容变更为所希望的值。即，针对包括大量高频成分的噪声电流，能够容易地设置阻抗比经由散热用导体2的路径的阻抗低的路径。
进而，在将负极侧电容器12的静电电容与正极侧电容器11的静电电容的比设为0.9～1.1的情况下，在正极侧和负极侧能够取得阻抗的平衡，因此能够降低逆变器动作时的电路中的电位变动。由此，能够抑制由电位变动导致的噪声的产生。
另外，根据本发明的实施方式1的半导体功率模块1，正极侧半导体元件7通过第一连接导体9而与正电极板4以及交流电极板6中的任一个连接。负极侧半导体元件8通过第二连接导体10而与负电极板5和交流电极板6中的任一个连接。因此，通过利用第一连接导体9以及第二连接导体10进行连接，能够容易地进行电连接。
(实施方式2)
以下，只要没有特别说明，则对与上述实施方式相同的结构标注相同的附图标记，不重复说明。另外，这一点在实施方式3～7中也相同。
参照图5和图6，对本发明的实施方式2的半导体功率模块1进行说明。图5是概略地表示实施方式2的半导体功率模块1的内部结构的俯视图。图6是概略地表示实施方式2的半导体功率模块1的结构的电路图。
实施方式2的半导体功率模块1是通过组合三个实施方式1所示的单相桥逆变器而构成三相桥逆变器22的半导体功率模块。
本实施方式的半导体功率模块1包括：交流电极板6a、6b、6c；正极侧半导体元件7a、7b、7c；负极侧半导体元件8a、8b、8c；第一连接导体9a、9b、9c；第二连接导体10a、10b、10c和交流电极端子61a、61b、61c。
在正电极板4上设置有正极侧半导体元件7a、7b、7c及正极侧回流二极管19a、19b、19c。在正极侧半导体元件7a、7b、7c上，使用第一连接导体9a、9b、9c而分别并联连接有正极侧回流二极管19a、19b、19c。
在交流电极板6a上设置有负极侧半导体元件8a、负极侧回流二极管20a以及交流电极端子61a。在交流电极板6b上设置有负极侧半导体元件8b、负极侧回流二极管20b及交流电极端子61b。在交流电极板6c上设置有负极侧半导体元件8c、负极侧回流二极管20c以及交流电极端子61c。在负极侧半导体元件8a、8b、8c上，使用第二连接导体10a、10b、10c而分别并联连接有负极侧回流二极管20a、20b、20c。
这样，实施方式2的半导体功率模块1与实施方式1的半导体功率模块1在基本结构上相同，但在单一的模块内构成三相桥逆变器22这一点、以及将配置于各相的正极侧电容器11以及负极侧电容器12作为共用这一点上不同。
根据实施方式2的半导体功率模块1，能够事先设定噪声电流流过的路径，能够进行控制以使电流不向噪声耐受量低的路径流动。另外，通过在单一模块内构成三相桥逆变器22，将正极侧电容器11、负极侧电容器12作为共用，能够使模块小型化。
(实施方式3)
接着，参照图7和图8，对实施方式3的半导体功率模块1进行说明。图7是概略地表示实施方式3的半导体功率模块1中的单相桥逆变器的内部结构的俯视图。图8是概略地表示实施方式3的半导体功率模块1中的三相桥逆变器的内部结构的俯视图。
图7所示的实施方式3的半导体功率模块1与实施方式1或实施方式2的半导体功率模块1相比，不同点主要在于，负电极板5配置于负极侧半导体元件8及负极侧回流二极管20上。
实施方式3的半导体功率模块1还具备辅助电极板23。辅助电极板23设置在绝缘体3上。负极侧辅助电极端子14与辅助电极板23连接。负极侧电容器12配置在辅助电极板23上。负电极板5配置在负电极侧电容器12上。负电极板5配置在负电极侧回流二极管20上。负电极板5配置在负极侧半导体元件8上。负极侧半导体元件8使用负电极板5与负极侧回流二极管20连接。负电极板5设置在负电极端子51上。
图8所示的实施方式3的半导体功率模块1是通过组合三个图7所示的单相桥逆变器而构成三相桥逆变器的半导体功率模块。
在图8所示的实施方式3的半导体功率模块1中，负电极板5配置在负极侧半导体元件8a、8b、8c上。负电极板5配置在负极侧回流二极管20a、20b、20c上。负极侧半导体元件8a、8b、8c分别使用负电极板5而与负极侧回流二极管20a、20b、20c连接。
根据实施方式3的半导体功率模块1，负电极板5配置在负极侧半导体元件8(8a、8b、8c)及负极侧电容器12上。因此，通过将负电极板5设置在与正电极板4及交流电极板6不同的平面上，能够使半导体功率模块1进一步小型化。
(实施方式4)
接着，参照图9，对实施方式4的半导体功率模块1进行说明。图9是概略地表示实施方式4的半导体功率模块1的内部结构的一部分的立体图。在图9中，为了便于说明，未图示散热用导体2、绝缘体3以及密封剂15。
正极侧半导体元件7及正极侧回流二极管19配置在正电极板4上。在正电极板4连接有正极侧半导体元件7的正极(第一正极)71和正极侧回流二极管19的负极。
交流电极板6配置在正极侧半导体元件7和正极侧回流二极管19上。负极侧半导体元件8及负极侧回流二极管20配置在交流电极板6上。正极侧半导体元件7的负极(第一负极)72和正极侧回流二极管19的正极经由交流电极板6而与负极侧半导体元件8的正极(第二正极)81及负极侧回流二极管20的负极连接。
负电极板5配置在负极侧半导体元件8和负极侧回流二极管20上。负极侧半导体元件8的负极(第二负极)82及负极侧回流二极管20的正极与负电极板5连接。
正极侧电容器11设置在正电极板4上。正极侧辅助电极端子13连接于正极侧电容器11上。另外，负极侧电容器12设置在负极侧辅助电极端子14上。负电极板5连接到负极侧电容器12上。
根据实施方式4的半导体功率模块，正极侧半导体元件7及负极侧半导体元件8三维地配置。因此，与向同一平面内配置正极侧半导体元件7以及负极侧半导体元件8的以往的半导体功率模块相比，能够实现高密度的半导体元件的安装，因此能够实现半导体功率模块的进一步的小型化。
另外，根据实施方式4的半导体功率模块，正极侧回流二极管19和负极侧回流二极管20被三维地配置。因此，与向同一平面内配置正极侧回流二极管19以及负极侧回流二极管20的以往的半导体功率模块相比，能够实现高密度的半导体元件的安装，因此能够实现半导体功率模块的进一步的小型化。
(实施方式5)
接着，参照图10和图11，对实施方式5的半导体功率模块1进行说明。图10是概略地表示实施方式5的半导体功率模块1的一例的内部结构的俯视图。图10是与图4对应的图。图11是概略地表示实施方式5的半导体功率模块的其他例子的内部结构的立体图。图11是与图9对应的图。
实施方式5的半导体功率模块1与实施方式1～4的半导体功率模块1相比，不同点在于，在正极侧电容器11、负极侧电容器12连接有共同辅助电极端子100。
在实施方式5的半导体功率模块1中，正极侧辅助电极端子13和负极侧辅助电极端子14是一体化了的共同辅助电极端子100。作为与正极侧电容器11连接的正极侧辅助电极端子13以及与负极侧电容器12连接的负极侧辅助电极端子14，共同辅助电极端子100与正极侧电容器11以及负极侧电容器12连接。
根据实施方式5的半导体功率模块1，由于共同辅助电极端子100与正极侧电容器11及负极侧电容器12连接，因此能够实现构造的简化以及小型化。
(实施方式6)
接着，参照图12及图13，对实施方式6的半导体功率模块1进行说明。图12是概略地表示实施方式6的半导体功率模块1的内部结构的剖视图。图13是概略地表示实施方式6的层叠导体图案的结构的示意剖视图。
实施方式6的半导体功率模块1与实施方式1～5的半导体功率模块1相比，不同点在于，作为正极侧电容器11以及负极侧电容器12，设置有层叠导体图案200、201。在本实施方式中，正极侧电容器11以及负极侧电容器12分别包括导体203和绝缘体202，并通过在正电极板4与导体203之间以及负电极板5与导体203之间分别夹有绝缘体202而形成。
如图12所示，层叠导体图案200、201具备交替层叠绝缘体202和导体203的结构。绝缘体202与导体203的层叠数可以是1个，或者也可以是2个以上。以下，以层叠数为多个的情况为例进行说明。正极侧电容器11和负极侧电容器12分别包括多个导体203和与导体203相同数量的绝缘体202。在正电极板4以及负电极板5的每一个上依次交替地层叠有绝缘体202、导体203。在层叠于正电极板4上的导体203中，从正电极板3侧开始数，奇数层与正极侧辅助电极端子13连接，且偶数层与正电极板4连接。在层叠在负电极板5上的导体203中，从负电极板5侧开始数，奇数层与负极侧辅助电极端子14连接，且偶数层与负电极板5连接。
参照图13，对层叠导体图案200的结构具体地进行说明。例如在层叠3层的情况下，层叠导体图案200具备第一绝缘体202a、第二绝缘体202b、第三绝缘体202c、第一导体203a、第二导体203b、第三导体203c。
第一绝缘体202a、第二绝缘体202b、第三绝缘体202c、第一导体203a、第二导体203b、第三导体203c交替层叠。在正电极板4与第一导体203a之间夹有第一绝缘体202a。在第一导体203a与第二导体203b之间夹有第二绝缘体202b。在第二导体203b与第三导体203c之间夹有第三绝缘体202c。第一导体203a与第三导体203c连接。第二导体203b与正电极板4连接。第三导体203c与正极侧辅助电极端子13连接。
这样，通过将层叠的第一导体203a、第二导体203b、第三导体203c在每个隔层进行连接，并联连接在各导体间产生的静电电容204a、204b、204c。因此，能够实现在正电极板4与正极侧辅助电极端子13之间产生的静电电容的大容量化。
另外，层叠导体图案201也具备同样的结构。层叠导体图案201与层叠导体图案200相比，不同点在于，第一绝缘体202a被夹在负电极板5与第一导体203a之间，在第二导体203b与负电极板5连接，以及第三导体203c与负极侧辅助电极端子14连接。在层叠导体图案201中，能够实现在负电极板5与负极侧辅助电极端子14之间产生的静电电容的大容量化。
与正极侧连接的层叠导体图案200的静电电容使用正电极板4、第一导体203a、第二导体203b以及第三导体203c的相向面积S和第一绝缘体202a、第二绝缘体202b、第三绝缘体202c的厚度d以及介电常数ε，而表示为εS/d。另一方面，正极侧的杂散电容16使用正电极板4和散热用导体2的相向面积S’、绝缘体3的厚度d’和介电常数ε’，而表示为ε’S’/d’。因此，通过使εS/d与ε’S’/d’的比大于1，能够得到与实施方式1～5的半导体功率模块1相同的效果。增大层叠导体图案的静电电容εS/d的方法有：增大导体203的面积；增加导体203的层叠数；使绝缘体202的厚度变薄；使绝缘体202的介电常数增加等。这一点在负极侧的层叠导体图案201中也是同样的。
根据实施方式6的半导体功率模块1，作为正极侧电容器11以及负极侧电容器12，设置有层叠导体图案200以及201。因此，通过使用层叠导体图案200以及201，能够不使用电容器而安装比杂散电容16以及18电容大的静电电容。
根据本实施方式的功率模块1，正极侧电容器11以及负极侧电容器12分别通过在正电极板4与导体203之间以及负电极板5与导体203之间夹有绝缘体202而形成。因此，通过层叠导体203和绝缘体202，能够安装大容量的静电电容。
另外，根据本实施方式的功率模块1，正极侧电容器11以及负极侧电容器12分别包括多个导体203和与导体203相同数量的绝缘体202。而且，层叠在正电极板4上的导体203中，从正电极板3侧开始数，奇数层与正极侧辅助电极端子13连接，且偶数层与正电极板4连接。另外，层叠在负电极板5上的导体203中，从负电极板5侧开始数，奇数层与负极侧辅助电极端子14连接，且偶数层与负电极板5连接。因此，通过层叠多个导体203和绝缘体202，能够安装大容量的静电电容。
(实施方式7)
接着，参照图14以及图15，对实施方式7的电力转换装置300进行说明。图14是概略地表示实施方式7的电力转换装置300的结构的电路图。图15是概略地表示实施方式7的电力转换装置的变形例的结构的电路图。
在电力转换装置300中具备半导体功率模块1。直流电源301和平滑电容器302并联连接于半导体功率模块1的正电极端子41及负电极端子51。交流电极端子61a、61b、61c与电动机(负载)303连接。散热用导体2连接于地线。在此，地线是电力转换装置的基准电位，例如是电力转换装置300的金属框体等。电动机303收纳于电动机用金属框体(负载用金属框体)304，电动机用金属框体304使用连接线306而与半导体功率模块1的正极侧辅助电极端子13及负极侧辅助电极端子14连接。在电动机303与电动机用金属框体304之间存在杂散电容305。因此，由三相桥逆变器22、正极侧电容器11或负极侧电容器12、连接线306、杂散电容305、电动机303形成电流路径307和电流路径308。
根据实施方式7的半导体功率模块1，正极侧辅助电极端子13及负极侧辅助电极端子14与电动机用金属框体304连接。而且，正极侧电容器11及负极侧电容器12的静电电容比杂散电容16、18大。因此，针对包括高频成分在内的噪声电流，电流路径307以及电流路径308成为阻抗小的路径。因此，能够进行噪声电流的控制。因此，能够抑制向散热用导体2流动的噪声电流。因此，能够减小经由散热用导体2传播的噪声电流以及从散热用导体2产生的放射噪声。
另外，如图15所示，电动机用金属框体304也可以经由电感器309而与地线连接。在实施方式7的电力转换装置的变形例中，电动机用金属框体304经由电感器309而与地线连接。
电感器309如以下的式(3)所示，针对包括大量高频成分的噪声电流而显示高的阻抗。在此，L是电感。
Z＝jωL＝j2πfL(3)
在实施方式7的电力转换装置的变形例中，电动机用金属框体304经由电感器309而与地线连接。因此，能够使电动机用金属框体304的电位稳定为地线的电位，且能够抑制流向地线的噪声电流。因此，能够抑制从地线传播的噪声。
在实施方式1～7的半导体功率模块1中，是通过密封剂15内置正极侧电容器11、负极侧电容器12、或者层叠导体图案200、201的结构，但也可以在密封剂15的外部外设于正电极端子41、负电极端子51。在该情况下，正极侧辅助电极端子13、负极侧辅助电极端子14或共同辅助电极端子100也可以全部露出。
另外，构成实施方式1～7的半导体功率模块1的构件只要通过任意的方法连接即可，例如，通过焊锡、粘接剂等连接。
另外，上述的各实施方式能够适当地组合。
应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的。本发明的范围不是由所述的说明而是由权利要求书来表示，意在包括与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。
附图标记说明
1半导体功率模块、2散热用导体、3绝缘体、4正电极板、5负电极板、6交流电极板、7正极侧半导体元件、8负极侧半导体元件、9第一连接导体、10第二连接导体、11正极侧电容器、12负极侧电容器、13正极侧辅助电极端子、14负极侧辅助电极端子、15密封剂、16、18杂散电容、19正极侧回流二极管、20负极侧回流二极管、21单相桥逆变器、22三相桥逆变器、23辅助电极板、41正电极端子、51负电极端子、61交流电极端子、71第一正极、72第一负极、81第二正极、82第二负极、100共同辅助电极端子、200、201层叠导体图案、202a第一绝缘体、202b第二绝缘体、202c第三绝缘体、203a第一导体、203b第二导体、203c第三导体、300电力转换装置、301直流电源、302平滑电容器、303电动机、304电动机用金属框体、306连接线、307、308电流路径、309电感器。

Claims (10)

1.一种半导体装置，其中，具备：
正极侧半导体元件，该正极侧半导体元件具有第一正极和第一负极；
负极侧半导体元件，该负极侧半导体元件具有第二正极和第二负极；
正电极板，该正电极板与所述正极侧半导体元件的所述第一正极连接；
负电极板，该负电极板与所述负极侧半导体元件的所述第二负极连接；
交流电极板，该交流电极板与所述正极侧半导体元件的所述第一负极及所述负极侧半导体元件的所述第二正极连接；
正极侧辅助电极端子；
负极侧辅助电极端子；
正极侧电容器，该正极侧电容器与所述正电极板连接，并且与所述正极侧辅助电极端子连接；以及
负极侧电容器，该负极侧电容器与所述负电极板连接，并且与所述负极侧辅助电极端子连接。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，还具备：
散热用导体；以及
绝缘体，该绝缘体设置在所述正电极板、所述负电极板以及所述交流电极板的每一个与所述散热用导体之间，
所述正极侧电容器的静电电容比经由所述正电极板而设置在所述正极侧半导体元件的所述第一正极与所述散热用导体之间的静电电容大，
所述负极侧电容器的静电电容比经由所述负电极板而设置在所述负极侧半导体元件的所述第二负极与所述散热用导体之间的静电电容大。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，
还具备设置在所述绝缘体上的辅助电极板，
所述负极侧辅助电极端子与所述辅助电极板连接，
所述负极侧电容器配置在所述辅助电极板上，
所述负电极板配置在所述负极侧半导体元件及所述负极侧电容器上。
4.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，
所述交流电极板配置在所述正极侧半导体元件上，
所述负极侧半导体元件配置在所述交流电极板上，
所述负电极板配置在所述负极侧半导体元件上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体装置，其中，所述正极侧辅助电极端子和所述负极侧辅助电极端子是一体化了的共同辅助电极端子。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体装置，其中，
所述正极侧电容器和所述负极侧电容器分别包括导体和绝缘体，
所述正极侧电容器和所述负极侧电容器各自通过在所述正电极板与所述导体之间以及在所述负电极板与所述导体之间分别夹有所述绝缘体而形成。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体装置，其中，
所述正极侧电容器和所述负极侧电容器分别包括多个导体和与所述导体数量相同的绝缘体，
所述正极侧电容器和所述负极侧电容器分别通过如下方式形成：
在所述正电极板和所述负电极板的每一个上依次交替层叠所述绝缘体、所述导体，
在层叠于所述正电极板上的所述导体中，从所述正电极板侧开始数，奇数层与所述正极侧辅助电极端子连接，且偶数层与所述正电极板连接，
在层叠于所述负电极板上的所述导体中，从所述负电极板侧开始数，奇数层与所述负极侧辅助电极端子连接，且偶数层与所述负电极板连接。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的半导体装置，其中，
所述正极侧半导体元件通过第一连接导体而与所述正电极板和所述交流电极板中的任一个连接，
所述负极侧半导体元件通过第二连接导体而与所述负电极板和所述交流电极板中的任一个连接。
9.一种电力转换装置，其中，具备：
根据权利要求1至8中任一项所述的半导体装置；
负载；以及
用于收纳所述负载的负载用金属框体，
所述正极侧辅助电极端子及所述负极侧辅助电极端子与所述负载用金属框体连接。
10.根据权利要求9所述的电力转换装置，其中，
还具备电感器，
所述负载用金属框体经由所述电感器而与地线连接。
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