CN111357106B - 半导体模块、电力转换装置及移动体 - Google Patents

半导体模块、电力转换装置及移动体 Download PDF

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Abstract

半导体模块(100)具有：第1端子部(1)以及第2端子部(2)，它们与外部连接；以及第1电流路径(CP1)以及第2电流路径(CP2)，它们并联地将第1端子部(1)与第2端子部(2)之间连接。第1电流路径(CP1)包含：第1半导体装置(3A)；第1配线部(4A)，其将第1端子部(1)与第1半导体装置(3A)连接；以及第2配线部(5A)，其将第1半导体装置(3A)与第2端子部(2)之间连接。第2电流路径(CP2)包含：第2半导体装置(3B)；第3配线部(4B)，其将第1端子部(1)与第2半导体装置(3B)连接；以及第4配线部(5B)，其将第2半导体装置(3B)与第2端子部(2)之间连接。第1半导体装置(3A)的通电能力低于第2半导体装置(3B)的通电能力，第1配线部(4A)的阻抗与第2配线部(5A)的阻抗之和低于第3配线部(4B)的阻抗与第4配线部(5B)的阻抗之和。

Description

半导体模块、电力转换装置及移动体
技术领域
本发明涉及半导体模块、电力转换装置及移动体，特别涉及具有相互并联连接的半导体装置的半导体模块、具有该半导体模块的电力转换装置、和具有该电力转换装置的移动体。
背景技术
电驱动的移动体具有对输入进来的电力进行转换而输出的电力转换装置。这样的电力转换装置具有主转换电路，该主转换电路具有半导体装置。近年来，为了使移动体大功率化，要求主转换电路的电流容量的大型化。作为使主转换电路的电流容量大型化的一个方法，有在主转换电路中在与直流电源连接的两个端子间并联连接多个半导体装置的方法。
在这样的主转换电路中，如果相互并联连接的多个半导体装置中的任意一个达到寿命，则不能正常地起作用。即，多个半导体装置中的最短的寿命成为主转换电路的寿命。
在日本特开平7-7958号公报(专利文献1)中公开了一种电力转换装置，其具有：多个半导体装置，它们相互并联连接；以及并联连接部，其将各半导体装置与直流电源之间连接。并联连接部被设置成以同一配线长度将各半导体装置与直流电源之间连接，以使各半导体装置与直流电源之间的电流路径的阻抗均等。
专利文献1：日本特开平7-7958号公报
发明内容
但是，在上述专利文献1所记载的电力转换装置中，没有考虑所安装的各半导体装置间的特性(通电能力)偏差。
通常，在同一规格的多个半导体装置间，其通电能力也存在偏差。就上述专利文献1的半导体模块而言，同一规格的多个半导体装置通过并联连接部以同一配线长度与直流电源连接，因此由于各半导体装置的通电能力的偏差，在各半导体装置流过的电流值也产生偏差。其结果，就上述专利文献1的半导体模块而言，由于施加于各半导体装置的负荷产生偏差，因此各半导体装置的寿命也产生偏差。其结果，上述专利文献1的半导体模块存在难以充分地长寿命化，不能实现充分的可靠性提高的问题。
本发明的主要目的在于提供一种半导体模块，其具有相互并联连接的多个半导体装置，与以往的这样的半导体模块相比，提高了可靠性。
本发明所涉及的半导体模块具有：第1端子部以及第2端子部，它们与外部连接；以及第1电流路径以及第2电流路径，它们并联地将第1端子部与第2端子部之间连接。第1电流路径包含：第1半导体装置；第1配线部，其将第1端子部与第1半导体装置连接；以及第2配线部，其将第1半导体装置与第2端子部之间连接。第2电流路径包含：第2半导体装置；第3配线部，其将第1端子部与第2半导体装置连接；以及第4配线部，其将第2半导体装置与第2端子部之间连接。第1半导体装置的通电能力低于第2半导体装置的通电能力，第1配线部的阻抗与第2配线部的阻抗之和低于第3配线部的阻抗与第4配线部的阻抗之和。
发明的效果
就本发明所涉及的半导体模块而言，与通电能力相对低的第1半导体装置连接的第1配线部以及第2配线部的阻抗之和，低于与通电能力相对高的第2半导体装置连接的第3配线部以及第4配线部的阻抗之和。因此，就本发明所涉及的半导体模块而言，第1电流路径与第2电流路径之间的阻抗的偏差被抑制为小于第1半导体装置与第2半导体装置之间的通电能力的偏差。其结果，根据本发明，能够提供一种与以往的上述半导体模块相比提高了可靠性的半导体模块。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的半导体模块的平面图。
图2是图1所示的半导体装置的平面图。
图3是从图1中的线段III-III观察的剖面图。
图4是从图1中的线段IV-IV观察的剖面图。
图5是从图1中的线段V-V观察的剖面图。
图6是从图1中的线段VI-VI观察的剖面图。
图7是实施方式1所涉及的半导体模块的电路图。
图8是实施方式2所涉及的半导体模块的剖面图。
图9是表示实施方式3所涉及的电力转换装置的框图。
图10是表示实施方式4所涉及的移动体的框图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在后面的附图中，对于相同或者相当的部分标注相同的参照编号，不重复其说明。
实施方式1.
如图1以及图7所示，实施方式1所涉及的半导体模块100具有：第1端子部1以及第2端子部2，它们与外部连接；以及第1电流路径CP1、第2电流路径CP2以及第3电流路径CP3，它们并联地将第1端子部1和第2端子部2之间连接。第1端子部1与在半导体模块100的外部配置的直流电源的正极侧连接。第2端子部2与上述直流电源的负极侧连接。第1端子部1设置于后述的第1配线10之上。第2端子部2设置于后述的第2配线11之上。
如图7所示，第1电流路径CP1包含：第1半导体装置3A；第1配线部4A，其将第1端子部1与第1半导体装置3A连接；以及第2配线部5A，其将第1半导体装置3A与第2端子部2之间连接。
如图7所示，第2电流路径CP2包含：第2半导体装置3B；第3配线部4B，其将第1端子部1与第2半导体装置3B连接；以及第4配线部5B，其将第2半导体装置3B与第2端子部2之间连接。
如图7所示，第3电流路径CP3包含：第3半导体装置3C；第5配线部4C，其将第1端子部1与第3半导体装置3C连接；以及第6配线部5C，其将第3半导体装置3C与第2端子部2之间连接。
第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C是以相同的规格设计、制造的。如图7所示，第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C各自例如包含：相互串联连接的第1半导体元件以及第2半导体元件；与第1半导体元件并联连接的第3半导体元件；以及与第2半导体元件并联连接的第4半导体元件。第1半导体元件以及第2半导体元件例如为相同的特性。第3半导体元件以及第4半导体元件例如为相同的特性。第1半导体元件以及第2半导体元件可以是任意的开关元件，例如是双极晶体管，例如是绝缘栅型双极晶体管(IGBT)。第3半导体元件以及第4半导体元件例如是续流二极管。构成第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C的材料例如包含碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)或者金刚石(C)等宽带隙半导体材料，例如包括SiC。
如图7所示，就第1半导体装置3A、第2半导体装置3B、以及第3半导体装置3C而言，第1半导体元件的发射极端子与第2半导体元件的集电极端子连接。第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C各自的输出端子连接于各第1半导体元件的发射极端子与各第2半导体元件的集电极端子之间。第3半导体元件以及第4半导体元件各自的阳极与第1半导体元件以及第2半导体元件各自的发射极端子连接。第3半导体元件以及第4半导体元件各自的阴极与第1半导体元件以及第2半导体元件各自的集电极端子连接。
如图1所示，在平面视图中，第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C各自的第1半导体元件的集电极端子7A、7B、7C与第2半导体元件的发射极端子8A、8B、8C隔开间隔地配置。在平面视图中，第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C各自的输出端子9A、9B、9C配置于第1半导体元件的集电极端子7A、7B、7C与第2半导体元件的发射极端子8A、8B、8C之间。输出端子9A、9B、9C例如与第2半导体元件的发射极端子8A、8B、8C相比配置于第1半导体元件的集电极端子7A、7B、7C的近处。
如图1以及图7所示，第1半导体装置3A的第1半导体元件的集电极端子7A经由第1配线部4A与第1端子部1连接。第2半导体装置3B的第1半导体元件的集电极端子7B经由第3配线部4B与第1端子部1连接。第3半导体装置3C的第1半导体元件的集电极端子7C经由第5配线部4C与第1端子部1连接。
如图1以及图7所示，第1半导体装置3A的第2半导体元件的发射极端子8A经由第2配线部5A与第2端子部2连接。第2半导体装置3B的第2半导体元件的发射极端子8B经由第4配线部5B与第2端子部2连接。第3半导体装置3C的第2半导体元件的发射极端子8C经由第6配线部5C与第2端子部2连接。
第1半导体装置3A的通电能力低于第2半导体装置3B的通电能力。第1半导体装置3A的通电能力低于第3半导体装置3C的通电能力。第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C的通电能力表示将各半导体装置置于特定的状态时的各半导体装置的上述集电极-发射极间的电流的流动容易度。即，各半导体装置的通电能力表示与各半导体装置的阻抗相关的特性，通电能力低表示阻抗高。另外，在各半导体装置包含串联连接的第1半导体元件和第2半导体元件的情况下，各半导体装置的通电能力例如可以通过各半导体装置的第1半导体元件的通电能力与第2半导体元件的通电能力的平均值而评价，也可以将各半导体装置的第1半导体元件的通电能力作为代表值而对它们进行评价，还可以将各半导体装置的第2半导体元件的通电能力作为代表值而对它们进行评价。在通过多个半导体元件的通电能力的代表值而评价各半导体装置的通电能力的情况下，将相对于第1端子部1或者第2端子部2具有相同的连接关系的半导体元件的通电能力作为代表值。
上述通电能力例如能够通过下面的参数的至少任意者表示。
在第1例中，上述通电能力表现为集电极-发射极间饱和电压Vce(sat)。集电极-发射极间饱和电压Vce(sat)表示在各半导体装置流过额定电流时的集电极-发射极间电压。第1半导体装置3A的集电极-发射极间饱和电压高于第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C各自的集电极-发射极间饱和电压。
在第2例中，上述通电能力表现为栅极阈值电压Vge(th)。栅极阈值电压Vge(th)表示在对各半导体装置的集电极-发射极间施加了规定的电压的状态下，流过额定电流的1/10000的电流所需的栅极电压。第1半导体装置3A的栅极阈值电压高于第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C各自的栅极阈值电压。
在第3例中，上述通电能力表现为导通开始延迟时间tdon。导通开始延迟时间tdon表示从对各半导体装置施加了规定的栅极电压时起至规定的电流值在集电极-发射极间流过为止的延迟时间。第1半导体装置3A的导通开始延迟时间tdon长于第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C各自的导通开始延迟时间tdon。
从不同的观点来说，第1半导体装置3A的内部的阻抗高于第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C各自的内部的阻抗。
如图1以及图7所示，第1配线部4A、第3配线部4B以及第5配线部4C相互并联连接。第2配线部5A、第4配线部5B以及第6配线部5C相互并联连接。
如图7所示，第1配线部4A以最短距离将第1端子部1与第1半导体装置3A的第1半导体元件的上述集电极端子7A之间连接。第2配线部5A以最短距离将第2端子部2与第1半导体装置3A的第2半导体元件的上述发射极端子8A之间连接。
如图7所示，第3配线部4B以最短距离将第1端子部1与第2半导体装置3B的第1半导体元件的上述集电极端子7B之间连接。第4配线部5B以最短距离将第2端子部2与第2半导体装置3B的第2半导体元件的上述发射极端子8B之间连接。
如图7所示，第5配线部4C以最短距离将第1端子部1与第3半导体装置3C的第1半导体元件的上述集电极端子7C之间连接。第6配线部5C以最短距离将第2端子部2与第3半导体装置3C的第2半导体元件的上述发射极端子8C之间连接。
如图1所示，第1配线部4A的长度与第2配线部5A的长度之和被设计为短于第3配线部4B的长度与第4配线部5B的长度之和。即，第1端子部1与第1半导体装置3A的第1半导体元件的上述集电极端子7A之间的距离、和第2端子部2与第1半导体装置3A的第2半导体元件的上述发射极端子8A之间的距离之和，被设计为短于第1端子部1与第2半导体装置3B的第1半导体元件的上述集电极端子7B之间的距离、和第2端子部2与第2半导体装置3B的第2半导体元件的上述发射极端子8B之间的距离之和。
如图1所示，第1配线部4A的长度与第2配线部5A的长度之和被设计为短于第5配线部4C的长度与第6配线部5C的长度之和。即，第1端子部1与第1半导体装置3A的第1半导体元件的上述集电极端子7A之间的距离、和第2端子部2与第1半导体装置3A的第2半导体元件的上述发射极端子8A之间的距离之和，被设计为短于第1端子部1与第3半导体装置3C的第1半导体元件的上述集电极端子7C之间的距离、和第2端子部2与第3半导体装置3C的第2半导体元件的上述发射极端子8C之间的距离之和。即，如图1所示，第1半导体装置3A在与以最短距离将第1端子部1和第2端子部2连接的第1方向A正交的第2方向B上，配置于第2半导体装置3B与第3半导体装置3C之间。换言之，通电能力最低的第1半导体装置3A与第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C相比，配置于第1端子部1以及第2端子部2的近处。
如图1所示，集电极端子7A、集电极端子7B以及集电极端子7C与发射极端子8A、发射极端子8B以及发射极端子8C相比配置于第1端子部1的近处。发射极端子8A、发射极端子8B以及发射极端子8C与集电极端子7A、集电极端子7B以及集电极端子7C相比配置于第2端子部2的近处。更优选第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C分别相互平行地配置。即，将上述集电极端子7A和上述发射极端子8A连接的线段与将上述集电极端子7B和上述发射极端子8B连接的线段以及将上述集电极端子7C和上述发射极端子8C连接的线段平行地配置。上述各线段沿着上述第1方向A配置。此外，第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C的例如与图1所示的面相反的面固定于未图示的框体。
如图4所示，将第1配线部4A的最小厚度W1设计为与第3配线部4B的最小厚度相等。将第1配线部4A的最小厚度设计为与第5配线部4C的最小厚度相等。将第2配线部5A的最小厚度设计为与第4配线部5B的最小厚度相等。将第2配线部5A的最小厚度设计为与第6配线部5C的最小厚度相等。
通过将第1配线部4A、第3配线部4B以及第5配线部4C、第2配线部5A、第4配线部5B以及第6配线部5C设计为具有上述长度以及厚度，从而使第1配线部4A的阻抗与第2配线部5A的阻抗之和低于第3配线部4B的阻抗与第4配线部5B的阻抗之和。第1配线部4A的阻抗与第2配线部5A的阻抗之和低于第5配线部4C的阻抗与第6配线部5C的阻抗之和。
第1配线部4A以及第2配线部5A的阻抗之和与第3配线部4B以及第4配线部5B的阻抗之和的差，小于或等于第1半导体装置3A的内部的阻抗与第2半导体装置3B的内部的阻抗之差。由此，相当于第1配线部4A、第1半导体装置3A以及第2配线部5A各自的阻抗之和的第1电流路径CP1的阻抗与相当于第3配线部4B、第2半导体装置3B以及第4配线部5B各自的阻抗之和的第2电流路径CP2的阻抗之差，小于第1半导体装置3A以及第2半导体装置3B的内部的阻抗之差。
第1配线部4A以及第2配线部5A的阻抗之和与第5配线部4C以及第6配线部5C的阻抗之和的差，小于或等于第1半导体装置3A的内部的阻抗与第3半导体装置3C的内部的阻抗之差。由此，就半导体模块100而言，第1电流路径CP1与第3电流路径CP3之间的阻抗之差小于第1半导体装置3A与第3半导体装置3C之间的阻抗之差。
如图1所示，半导体模块100还具有与在外部配置的负载连接的第3端子部9。第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C各自的输出端子经由后述的第3导体6与第3端子部9连接。
第1配线部4A、第3配线部4B以及第5配线部4C可以具有任意的结构，例如如图1所示，设置为一体。即，第1配线部4A、第3配线部4B以及第5配线部4C构成为第1导体4的一部分。第1导体4以及上述第3导体6例如构成为第1配线10的一部分。
第2配线部5A、第4配线部5B以及第6配线部5C各自可以具有任意的结构，例如如图1所示，设置为一体。第2配线部5A、第4配线部5B以及第6配线部5C分别构成为例如第2导体5的一部分。第2导体5例如构成为第2配线11的一部分。
如图3以及图4所示，第1配线10主要包含第1端子部1、第1导体4、第3导体6、第3端子部9、多个第4端子部12A、12B、12D、绝缘部31、32、33、以及多个连接部34、35、36A、36B、36C。第4端子部12A、12B、12C是与各半导体装置的集电极端子7A、7B、7C接触的部分，经由连接部36A、36B、36C与第1导体4连接。
如图3所示，第1端子部1例如配置于绝缘部31的表面之上，并且经由在绝缘部31内配置的连接部34与第1导体4连接。第3端子部9例如配置于绝缘部31的表面之上，经由在绝缘部31、第1导体4以及绝缘部32内配置的连接部35与第3导体6连接。连接部35与第1导体4电绝缘。
如图4所示，第4端子部12A例如配置于绝缘部31的表面之上，并且经由在绝缘部31内配置的连接部36A与第1导体4的第1配线部4A连接。第4端子部12B例如配置于绝缘部31的表面之上，并且经由在绝缘部31内配置的连接部36B与第1导体4的第3配线部4B连接。第4端子部12C例如配置于绝缘部31的表面之上，并且经由在绝缘部31内配置的连接部36C与第1导体4的第5配线部4C连接。
如图5以及图6所示，第2配线11例如主要包含第2端子部2、第2导体5、绝缘部41、42、多个第5端子部13A、13B、13C、以及多个连接部43、44A、44B、44C。第5端子部13A、13B、13C是与各半导体装置的发射极端子8A、8B、8C接触的部分，经由连接部44A、44B、44C与第2导体5连接。
如图5所示，第2端子部2例如配置于绝缘部41的表面之上，并且经由在绝缘部41内配置的连接部43与第2导体5连接。
如图6所示，第5端子部13A例如配置于绝缘部41的表面之上，并且经由在绝缘部41内配置的连接部44A与第2导体5的第2配线部5A连接。第5端子部13B例如配置于绝缘部41的表面之上，并且经由在绝缘部41内配置的连接部44B与第2导体5的第4配线部5B连接。第5端子部13C例如配置于绝缘部41的表面之上，并且经由在绝缘部41内配置的连接部44C与第2导体5的第6配线部5C连接。
多个连接部36A、36B、36C分别具有彼此相同的结构。即，多个连接部36A、36B、36C各自的阻抗相等。多个连接部44A、44B、44C分别具有彼此相同的结构。即，多个连接部44A、44B、44C各自的阻抗相等。
构成第1导体4、第2导体5、第3导体6以及多个连接部的材料可以是具有导电性的任意材料，例如包含铜(Cu)或者铝(Al)。多个连接部也可以构成为例如螺钉等用于将半导体模块100相对于外部进行固定的固定部件。构成绝缘部31、32、33、41、42的材料可以是具有电绝缘性的任意材料，例如为树脂。
此外，第1配线10也可以构成为将第1导体4以及第3导体6通过绝缘部31、32、33进行层叠而成的叠层母线。第2配线11也可以构成为将第2导体5通过绝缘部41、42进行层叠而成的母线。另外，第1配线部4A、第3配线部4B以及第5配线部4C也可以分别构成为引线。第2配线部5A、第4配线部5B以及第6配线部5C也可以分别构成为引线。另外，第1配线部4A、第3配线部4B以及第5配线部4C也可以分别构成为引线框。第2配线部5A、第4配线部5B以及第6配线部5C也可以分别构成为引线框。
如图2所示，在第1半导体装置3A、第2半导体装置3B、第3半导体装置3C各自例如设置有与第1半导体元件的栅极连接的第1栅极端子20、与第2半导体元件的栅极连接的第2栅极端子22、与第1半导体元件的发射极连接的第1发射极辅助端子21、与第2半导体元件的发射极连接的第2发射极辅助端子23。
＜半导体模块的制造方法＞
接着，说明半导体模块100的制造方法。首先，准备同一规格的第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C。
接着，评价所准备的第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C的通电能力。例如，测定上述三个参数中的至少一个。各参数的测定方法能够使用已有的测定方法。由此，评价作为同一规格而设计制造的第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C之间的通电能力的偏差。其结果，在本工序中，明确了第1半导体装置3A的通电能力低于第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C各自的通电能力这一情况以及其程度。此外，第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C的通电能力可以预先测定，也可以例如在制造第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C时进行检查。上述通电能力的评价也可以使用例如在制造第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C时创建的成绩证明书所记载的上述三个参数的任意者来进行。
接着，基于之前的工序中的评价结果，决定半导体模块100中的第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C的相对配置关系。具体而言，决定第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C各自相对于第1端子部1以及第2端子部2的配置关系。
接着，准备第1配线10以及第2配线11。第1配线10以及第2配线11是以第1电流路径CP1与第2电流路径CP2的阻抗之差小于第1半导体装置3A与第2半导体装置3B的阻抗的偏差、且第1电流路径CP1与第3电流路径CP3的阻抗之差小于第1半导体装置3A与第3半导体装置3C的阻抗之差的方式准备的。
接着，基于在之前的工序中决定的配置关系，在半导体模块100处固定第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C。通电能力相对低的第1半导体装置3A与通电能力相对高的第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C相比，配置于第1端子部1以及第2端子部2的近处。然后，使在之前的工序中准备的第1配线10以及第2配线11与第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C连接。由此，分别形成第1配线部4A、第2配线部5A、第3配线部4B、第4配线部5B、第5配线部4C以及第6配线部5C，制造半导体模块100。
＜作用效果＞
上述专利文献1所记载的并联连接部被设置为以同一配线长度将各半导体装置与直流电源之间连接，以使各半导体装置与直流电源之间的电流路径的阻抗均等。因此，在通过这样的并联连接部，并联连接了同一规格但通电能力具有偏差的多个半导体装置的情况下，并联形成的各电流路径的阻抗之差与多个半导体装置间的阻抗之差相等。因此，就具有上述并联连接部的电力转换装置而言，由于多个半导体装置间的通电能力的偏差，施加于各半导体装置的负荷产生偏差，各半导体装置的寿命也产生偏差。其结果，这样的电力转换装置难以充分地长寿命化。
与此相对，半导体模块100具有：第1端子部1以及第2端子部2，它们与外部连接；以及第1电流路径CP1以及第2电流路径CP2，它们并联地将第1端子部1和第2端子部2之间连接。第1电流路径CP1包含：第1半导体装置3A；第1配线部4A，其将第1端子部1与第1半导体装置3A连接；以及第2配线部5A，其将第1半导体装置3A与第2端子部2之间连接。第2电流路径CP2包含：第2半导体装置3B；第3配线部4B，其将第1端子部1与第2半导体装置3B连接；以及第4配线部5B，其将第2半导体装置3B与第2端子部2之间连接。第1半导体装置3A的通电能力低于第2半导体装置3B的通电能力，第1配线部4A的阻抗与第2配线部5A的阻抗之和低于第3配线部4B的阻抗与第4配线部5B的阻抗之和。
就半导体模块100而言，以消除第1半导体装置3A与第2半导体装置3B的通电能力的偏差的方式设计第1配线部4A、第2配线部5A、第3配线部4B以及第4配线部5B。因此，相比于第1半导体装置3A与第2半导体装置3B通过上述并联连接部而连接的情况，半导体模块100的第1电流路径CP1与第2电流路径CP2的阻抗之差被抑制得较小。从不同的观点来说，半导体模块100的第1电流路径CP1与第2电流路径CP2的阻抗之差被抑制为小于第1半导体装置3A与第2半导体装置3B的阻抗的偏差。
因此，就半导体模块100而言，与在具有上述并联连接部的以往的电力转换装置中的各电流路径流过的电流值的偏差相比，在第1电流路径CP1流过的电流值与在第2电流路径CP2流过的电流值的偏差被抑制得较小。其结果，与以往的电力转换装置相比，半导体模块100的可靠性充分地提高。
并且，半导体模块100还具有第3电流路径CP3。第3电流路径CP3包含：第3半导体装置3C；第5配线部4C，其将第1端子部1与第3半导体装置3C连接；以及第6配线部5C，其将第3半导体装置3C与第2端子部2之间连接。第1半导体装置3A的通电能力低于第3半导体装置3C的通电能力，第1配线部4A的阻抗与第2配线部5A的阻抗之和低于第5配线部4C的阻抗与第6配线部5C的阻抗之和。因此，与第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C通过上述并联连接部而连接的情况相比，第1电流路径CP1与第3电流路径CP3的阻抗之差被抑制得较小。
就上述半导体模块100而言，在平面视图中，第1配线部4A以最短距离将第1端子部1与第1半导体装置3A之间连接。在平面视图中，第2配线部5A以最短距离将第2端子部2与第1半导体装置3A之间连接。在平面视图中，第3配线部4B以最短距离将第1端子部1与第2半导体装置3B之间连接。在平面视图中，第4配线部5B以最短距离将第2端子部2与第2半导体装置3B之间连接。第1端子部1和第1半导体装置3A之间的最短距离与第2端子部2和第1半导体装置3A之间的最短距离之和，短于第1端子部1和第2半导体装置3B之间的最短距离与第2端子部2和第2半导体装置3B之间的最短距离之和。
这样，第1配线部4A的阻抗与第2配线部5A的阻抗之和能够低于第3配线部4B的阻抗与第4配线部5B的阻抗之和。
另外，这样的半导体模块100特别适于能够配置多个半导体装置的场所受限的情况。在这样的情况下，必然地，在第1端子部1与第1半导体装置3A之间的最短距离、第1端子部1与第2半导体装置3B之间的最短距离、以及第1端子部1与第3半导体装置3C之间的最短距离之间产生差。根据上述半导体模块100，利用这样的各最短距离的差，能够产生第1配线部4A、第3配线部4B、第5配线部4C之间的阻抗之差。因此，根据半导体模块100，不需要用于不依赖于各最短距离的差地使配线长度均等化的上述并联连接部，并且与使用了上述并联连接部的以往的电力转换装置相比，充分地提高了可靠性。
就上述半导体模块100而言，第1半导体装置3A以及第2半导体装置3B是双极晶体管。上述通电能力例如也可以是集电极-发射极间饱和电压。如果第1半导体装置3A的集电极-发射极间饱和电压高于第2半导体装置3B的集电极-发射极间饱和电压，则第1配线部4A的阻抗与第2配线部5A的阻抗之和低于第3配线部4B的阻抗与第4配线部5B的阻抗之和。
这样，集电极-发射极间饱和电压相对高、电流难以流过的第1半导体装置3A与阻抗相对低、电流容易流过的第1配线部4A以及第2配线部5A连接，集电极-发射极间饱和电压相对低、电流容易流过的第2半导体装置3B与阻抗相对高、电流难以流过的第3配线部4B以及第4配线部5B连接。因此，根据半导体模块100，相比于第1配线部4A的阻抗和第2配线部5A的阻抗之和与第3配线部4B的阻抗和第4配线部5B的阻抗之和相等的情况，第1电流路径CP1和第2电流路径CP2的阻抗之差与第1半导体装置3A和第2半导体装置3B的阻抗的偏差相比更受到抑制。其结果，不依赖于第1半导体装置3A与第2半导体装置3B的通电能力的偏差，半导体模块100的可靠性充分地提高。
并且，就例如电气铁路用电力转换装置的主转换电路所用的半导体模块100而言，大多能够比较容易地测定各半导体元件的集电极-发射极间饱和电压。其结果，通过使用集电极-发射极间饱和电压作为上述通电能力，半导体模块100能够比较容易地制造。
就上述半导体模块100而言，第1半导体装置3A以及第2半导体装置3B是栅极型晶体管。上述通电能力例如也可以是栅极阈值电压。如果第1半导体装置3A的栅极阈值电压高于第2半导体装置3B的栅极阈值电压，则第1配线部4A的阻抗与第2配线部5A的阻抗之和低于第3配线部4B的阻抗与第4配线部5B的阻抗之和。
这样，栅极阈值电压相对高、电流难以流过的第1半导体装置3A与阻抗相对低、电流容易流过的第1配线部4A以及第2配线部5A连接，栅极阈值电压相对低、电流容易流过的第2半导体装置3B与阻抗相对高、电流难以流过的第3配线部4B以及第4配线部5B连接。因此，根据半导体模块100，相比于第1配线部4A的阻抗和第2配线部5A的阻抗之和与第3配线部4B的阻抗和第4配线部5B的阻抗之和相等的情况，第1电流路径CP1和第2电流路径CP2的阻抗之差与第1半导体装置3A和第2半导体装置3B的阻抗的偏差相比更受到抑制。其结果，不依赖于第1半导体装置3A与第2半导体装置3B的通电能力的偏差，半导体模块100的可靠性充分地提高。
就上述半导体模块100而言，上述通电能力也可以是导通开始延迟时间。如果第1半导体装置3A的导通开始延迟时间长于第2半导体装置3B的导通开始延迟时间，则第1配线部4A的阻抗与第2配线部5A的阻抗之和低于第3配线部4B的阻抗与第4配线部5B的阻抗之和。
这样，导通开始延迟时间相对长、由于通断速度慢而导致电流难以流过的第1半导体装置3A与阻抗相对低、电流容易流过的第1配线部4A以及第2配线部5A连接，导通开始延迟时间相对短、由于通断速度快而导致电流容易流过的第2半导体装置3B与阻抗相对高、电流难以流过的第3配线部4B以及第4配线部5B连接。因此，根据半导体模块100，相比于第1配线部4A的阻抗和第2配线部5A的阻抗之和与第3配线部4B的阻抗和第4配线部5B的阻抗之和相等的情况，第1电流路径CP1和第2电流路径CP2的阻抗之差与第1半导体装置3A和第2半导体装置3B的阻抗的偏差相比更受到抑制。其结果，不依赖于第1半导体装置3A与第2半导体装置3B的通电能力的偏差，半导体模块100的可靠性高。
实施方式2.
如图8所示，实施方式2所涉及的半导体模块101具有与实施方式1所涉及的半导体模块100基本相同的结构，但在第1配线部4A的厚度被设置为与第3配线部4B以及第5配线部4C的厚度不同这一点上不同。就半导体模块100而言，各配线部的阻抗之差是根据经由各配线部连接的第1端子部1或者第2端子部2与各半导体装置的最短距离的差而设计的。与此相对，半导体模块101的各配线部的阻抗之差是根据经由各配线部连接的第1端子部1或者第2端子部2与各半导体装置的最短距离的差以及各配线部的厚度的差而设计的。
如图8所示，第1配线部4A的最小厚度W1例如设置得比第3配线部4B的最小厚度W2以及第5配线部4C的最小厚度厚。第3配线部4B的最小厚度W2例如与第5配线部4C的最小厚度相等。
另外，第1配线部4A的最小厚度W1例如也可以设置得比第3配线部4B的最小厚度W2以及第5配线部4C的最小厚度薄。
根据这样的半导体模块101，第1配线部4A、第3配线部4B以及第5配线部4C各自的阻抗除了上述最短距离之外，还由第1配线部4A、第3配线部4B以及第5配线部4C各自的最小厚度控制。因此，半导体模块101的第1配线部4A、第3配线部4B以及第5配线部4C各自的阻抗与半导体模块100的这些相比，能够被更精细地控制。其结果，就半导体模块101而言，第1电流路径CP1的阻抗能够与第2电流路径CP2以及第3电流路径CP3各自的阻抗相等。
另外，在将第1配线部4A的最小厚度W1设置得比第3配线部4B的最小厚度W2以及第5配线部4C的最小厚度厚的情况下，能够将第1配线部4A的阻抗与第3配线部4B的阻抗之差设计得比半导体模块100的第1配线部4A的阻抗与第3配线部4B的阻抗之差大出各最小厚度的差值的量。
因此，半导体模块101适于第1半导体装置3A以及第2半导体装置3B的阻抗的偏差大于半导体模块100的第1配线部4A的阻抗与第3配线部4B的阻抗之差的情况。即，半导体模块101适于从提高半导体模块的可靠性的观点出发，第1半导体装置3A以及第2半导体装置3B的阻抗的偏差即使被第1端子部1与第1半导体装置3A的集电极端子7A的最短距离和第1端子部1与第2半导体装置3B的集电极端子7B的最短距离之差抵消也仍然被认为较大的情况。在这样的情况下，根据半导体模块101，由于第1配线部4A、第2配线部5A、第3配线部4B以及第4配线部5B以充分地消除第1半导体装置3A以及第2半导体装置3B的阻抗的偏差的方式设计，因此，也能够将第1电流路径CP1与第2电流路径CP2的阻抗之差抑制得足够小。其结果，就半导体模块101而言，即使在第1半导体装置3A以及第2半导体装置3B的阻抗的偏差比较大的情况下，也充分地提高了可靠性。
另外，在将第1配线部4A的最小厚度设置得比第3配线部4B以及第5配线部4C各自的最小厚度薄的情况下，能够将第1配线部4A的阻抗与第3配线部4B的阻抗之差设计得比半导体模块100的第1配线部4A的阻抗与第3配线部4B的阻抗之差小出各最小厚度的差值的量。
这样的半导体模块101适于第1半导体装置3A以及第2半导体装置3B的阻抗的偏差小于半导体模块100的第1配线部4A的阻抗与第3配线部4B的阻抗之差的情况。即，半导体模块101适于第1半导体装置3A以及第2半导体装置3B的阻抗的偏差小于由将第1半导体装置3A以及第2半导体装置3B配置于规定的场所时的第1端子部1与第1半导体装置3A的集电极端子7A的最短距离和第1端子部1与第2半导体装置3B的集电极端子7B的最短距离之差实现的阻抗之差的情况。在这样的情况下，根据半导体模块101，由于以充分地消除第1半导体装置3A以及第2半导体装置3B的阻抗的偏差的方式设计第1配线部4A、第2配线部5A、第3配线部4B以及第4配线部5B，因此，也能够将第1电流路径CP1与第2电流路径CP2的阻抗之差抑制得足够小。
此外，也可以将第2配线部5A的最小厚度设置为比第4配线部5B以及第6配线部5C各自的最小厚度厚或者薄。另外，也可以将第1配线部4A的最小厚度W1设置为比第3配线部4B的最小厚度W2以及第5配线部4C的最小厚度厚或者薄，并且将第2配线部5A的最小厚度设置为比第4配线部5B以及第6配线部5C各自的最小厚度厚或者薄。
＜变形例＞
就半导体模块100、101而言，第1配线部4A、第3配线部4B、第5配线部4C以最短距离将第1端子部1与第1半导体装置3A、第2半导体装置3B、第3半导体装置3C各自的集电极端子连接，但不限于此。同样地，第2配线部5A、第4配线部5B、第6配线部5C以最短距离将第2端子部2与第1半导体装置3A、第2半导体装置3B、第3半导体装置3C各自的集电极端子连接，但不限于此。
只要以削减第1半导体装置3A、第2半导体装置3B以及第3半导体装置3C各自的通电能力的偏差的方式设计第1配线部4A、第3配线部4B以及第5配线部4C各自的阻抗之差以及第2配线部5A、第4配线部5B以及第6配线部5C各自的阻抗之差的至少任意者，就能够任意地设计各配线部的配线长度。
实施方式3.
本实施方式是将上述的实施方式1或者2所涉及的半导体模块100、101应用于电力转换装置。本实施方式并不限定于特定的电力转换装置，下面，作为实施方式3，说明将本发明应用于三相的逆变器的情况。图9是表示电力转换系统的结构的框图，该电力转换系统应用了实施方式3所涉及的电力转换装置200。
图9所示的电力转换系统具有电力转换装置200、电源300、负载400。电力转换装置200是连接于电源300与负载400之间的三相的逆变器，将从电源300供给的直流电力转换为交流电力，向负载400供给交流电力。如图9所示，电力转换装置200具有：主转换电路201，其将直流电力转换为交流电力而输出；以及控制电路203，其将对主转换电路201进行控制的控制信号输出至主转换电路201。
电源300是直流电源，向电力转换装置200供给直流电力。电源300能够由各种电源构成，例如，能够由直流系统、太阳能电池、蓄电池构成，也可以由与交流系统连接的整流电路、AC/DC转换器构成。另外，电源300也可以由将从直流系统输出的直流电力转换为规定的电力的DC/DC转换器构成。
负载400是由从电力转换装置200供给的交流电力驱动的三相的电动机。此外，负载400不限于特定的用途，是搭载于各种电气设备的电动机，例如，用作面向混合动力汽车、电动汽车、铁路车辆、电梯或者空调设备的电动机。
下面，说明电力转换装置200的详情。主转换电路201具有开关元件和续流二极管(未图示)，通过开关元件的通断，从而将从电源300供给的直流电力转换为交流电力，向负载400供给。主转换电路201的具体电路结构有各种结构，但本实施方式所涉及的主转换电路201是2电平的三相全桥电路，能够由6个开关元件和与各个开关元件反向并联的6个续流二极管构成。6个开关元件两个两个地串联连接而构成上下桥臂，各上下桥臂构成全桥电路的各相(U相、V相、W相)。而且，各上下桥臂的输出端子、即主转换电路201的3个输出端子与负载400连接。在这样的情况下，在主转换电路201中串联连接的两个开关元件构成为上述实施方式1或者2的任意者的半导体模块100、101的第1半导体元件以及第2半导体元件。即，这样的情况下的主转换电路201由一个半导体模块100构成。
驱动电路202生成对主转换电路201的开关元件进行驱动的驱动信号，向主转换电路201的开关元件的控制电极供给。具体而言，按照来自后述的控制电路203的控制信号，将使开关元件成为导通状态的驱动信号和使开关元件成为截止状态的驱动信号输出至各开关元件的控制电极。在将开关元件维持为导通状态的情况下，驱动信号是大于或等于开关元件的阈值电压的电压信号(导通信号)，在将开关元件维持为截止状态的情况下，驱动信号是小于或等于开关元件的阈值电压的电压信号(截止信号)。
控制电路203对主转换电路201的开关元件进行控制，以向负载400供给期望的电力。具体地说，基于应向负载400供给的电力，计算主转换电路201的各开关元件应成为导通状态的时间(导通时间)。例如，能够通过PWM控制对主转换电路201进行控制，该PWM控制是与应输出电压相应地对开关元件的导通时间进行调制。然后，向主转换电路201所具有的驱动电路输出控制指令(控制信号)，以在各时间点向应成为导通状态的开关元件输出导通信号、向应成为截止状态的开关元件输出截止信号。驱动电路按照该控制信号，向各开关元件的控制电极输出导通信号或者截止信号作为驱动信号。
就实施方式3所涉及的电力转换装置200而言，由于对主转换电路201应用了实施方式1或者2所涉及的半导体模块100、101，因此与以往的电力转换装置相比，可靠性提高。
在本实施方式中，说明了将本发明应用于2电平的三相逆变器的例子，但本发明不限于此，能够应用于各种电力转换装置。在本实施方式中，设为2电平的电力转换装置，但也可以是3电平、多电平的电力转换装置，在向单相负载供给电力的情况下，也可以将本发明应用于单相的逆变器。另外，在向直流负载等供给电力的情况下，也能够将本发明应用于DC/DC转换器、AC/DC转换器。
另外，应用了本发明的电力转换装置不限定于上述的负载为电动机的情况，例如，也能够用作放电加工机、激光加工机、或者感应加热烹调器、非接触器供电系统的电源装置，还能够用作太阳能发电系统、蓄电系统等的功率调节器。
实施方式4.
本实施方式是将上述的实施方式3所涉及的电力转换装置200应用于移动体。图10是表示作为实施方式4涉及的移动体的一个例子而构成为电气铁路车辆的移动体500的框图。
图10所示的移动体500具有电力转换装置200、负载400、变压器600。负载400与移动体500的未图示的多个车轮连接。
电力转换装置200经由变压器600连接于架线700与轨道、车身等接地部800之间。电力转换装置200例如将从架线700供给的直流电力转换为交流电力，向负载400供给。此时，变压器600作为斩波电路起作用，根据需要调整电压电平，向电力转换装置200供给。从电力转换装置200接受到交流电力的供给的负载400驱动多个车轮旋转。
在实施方式4所涉及的移动体500中，由于在主转换电路201中应用了实施方式1或者2所涉及的半导体模块100、101，因此与具有以往的电力转换装置的移动体相比，可靠性提高。
此外，架线700也可以以能够供给交流电力的方式设置。在这样的情况下，移动体500也可以进一步具有将交流电力转换为直流电力的转换器模块，将通过转换器模块转换后的直流电力向电力转换装置200供给。
另外，实施方式4所涉及的移动体不限于电气铁路车辆，如上所述，也可以构成为混合动力汽车、电动汽车以及电梯。
如上所述，对本发明的实施方式进行了说明，但也可以对上述实施方式进行各种变形。另外，本发明的范围并不限定于上述的实施方式。本发明的范围由权利要求书表示，意在包含与权利要求书等同的含义以及范围内的所有变更。
标号的说明
1第1端子部，2第2端子部，3A第1半导体装置，3B第2半导体装置，3C第3半导体装置，4第1导体，4A第1配线部，4B第3配线部，4C第5配线部，5第2导体，5A第2配线部，5B第4配线部，5C第6配线部，6第3导体，7A、7B、7C集电极端子，8A、8B、8C发射极端子，9第3端子部，9A、9B、9C输出端子，10第1配线，11第2配线，20第1栅极端子，21第2栅极端子，22第1发射极辅助端子，23第2发射极辅助端子，31、32、33、41、42绝缘部，34、35、36A、36B、36C、37A、37B、37C、43、44A、44B、44C连接部，100、101半导体模块，200电力转换装置，201主转换电路，202驱动电路，203控制电路，300电源，400负载，500移动体，600变压器，700架线，800接地部，CP1第1电流路径，CP2第2电流路径，CP3第3电流路径。

Claims (11)

1.一种半导体模块，其具有：
第1端子部以及第2端子部，它们与外部连接；以及
第1电流路径以及第2电流路径，它们并联地将所述第1端子部与所述第2端子部之间连接，
所述第1电流路径包含：第1半导体装置；第1配线部，其将所述第1端子部与所述第1半导体装置连接；以及第2配线部，其将所述第1半导体装置与所述第2端子部之间连接，
所述第2电流路径包含：第2半导体装置；第3配线部，其将所述第1端子部与所述第2半导体装置连接；以及第4配线部，其将所述第2半导体装置与所述第2端子部之间连接，
所述第1半导体装置的通电能力低于所述第2半导体装置的通电能力，所述第1配线部的阻抗与所述第2配线部的阻抗之和低于所述第3配线部的阻抗与所述第4配线部的阻抗之和。
2.根据权利要求1所述的半导体模块，其中，
在平面视图中，
所述第1配线部以最短距离将所述第1端子部与所述第1半导体装置之间连接，
所述第2配线部以最短距离将所述第2端子部与所述第1半导体装置之间连接，
所述第3配线部以最短距离将所述第1端子部与所述第2半导体装置之间连接，
所述第4配线部以最短距离将所述第2端子部与所述第2半导体装置之间连接，
所述第1端子部和所述第1半导体装置之间的所述最短距离与所述第2端子部和所述第1半导体装置之间的所述最短距离之和，短于所述第1端子部和所述第2半导体装置之间的所述最短距离与所述第2端子部和所述第2半导体装置之间的所述最短距离之和。
3.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其中，
所述第1配线部以及所述第2配线部的最小厚度厚于所述第3配线部以及所述第4配线部的最小厚度。
4.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其中，
所述第1半导体装置以及所述第2半导体装置是双极晶体管，
所述第1配线部与所述第1半导体装置的集电极连接，所述第2配线部与所述第1半导体装置的发射极连接，
所述第3配线部与所述第2半导体装置的集电极连接，所述第4配线部与所述第2半导体装置的发射极连接，
所述第1半导体装置的集电极-发射极间饱和电压高于所述第2半导体装置的集电极-发射极间饱和电压。
5.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其中，
所述第1半导体装置以及所述第2半导体装置是栅极型晶体管，
所述第1半导体装置的栅极阈值电压高于所述第2半导体装置的栅极阈值电压。
6.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其中，
所述第1半导体装置的导通开始延迟时间长于所述第2半导体装置的导通开始延迟时间。
7.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其中，
所述第1电流路径的阻抗等于所述第2电流路径的阻抗。
8.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其中，
构成所述第1半导体装置以及所述第2半导体装置的材料包含宽带隙半导体材料。
9.根据权利要求8所述的半导体模块，其中，
构成所述第1半导体装置以及所述第2半导体装置的材料包含碳化硅。
10.一种电力转换装置，其具有：
主转换电路，其具有权利要求1至9中任一项所述的半导体模块，该主转换电路对输入进来的电力进行转换而输出；以及
控制电路，其将对所述主转换电路进行控制的控制信号向所述主转换电路输出。
11.一种移动体，其具有：
权利要求10所述的电力转换装置；以及
电动机，其由所述电力转换装置进行驱动。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH077958A (ja) * 1993-06-15 1995-01-10 Hitachi Ltd 電力変換装置
JP2000311983A (ja) * 1999-04-28 2000-11-07 Mitsubishi Electric Corp パワー半導体モジュール
JP2004134460A (ja) * 2002-10-08 2004-04-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2005261035A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Toyota Motor Corp 半導体装置
CN105981284A (zh) * 2014-09-25 2016-09-28 株式会社日立制作所 电力变换单元和电力变换装置
JP2017098356A (ja) * 2015-11-20 2017-06-01 株式会社三社電機製作所 半導体モジュール

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3530360A (en) * 1968-05-31 1970-09-22 Gen Electric High-speed protective means for uninterruptible power systems
JP4547231B2 (ja) * 2004-10-22 2010-09-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP4661966B2 (ja) * 2009-03-06 2011-03-30 株式会社デンソー 電力変換装置
JP5381251B2 (ja) * 2009-04-06 2014-01-08 株式会社デンソー 半導体装置
US8816625B2 (en) * 2011-10-27 2014-08-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. Integrated regenerative AC drive with solid state precharging

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH077958A (ja) * 1993-06-15 1995-01-10 Hitachi Ltd 電力変換装置
JP2000311983A (ja) * 1999-04-28 2000-11-07 Mitsubishi Electric Corp パワー半導体モジュール
JP2004134460A (ja) * 2002-10-08 2004-04-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2005261035A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Toyota Motor Corp 半導体装置
CN105981284A (zh) * 2014-09-25 2016-09-28 株式会社日立制作所 电力变换单元和电力变换装置
JP2017098356A (ja) * 2015-11-20 2017-06-01 株式会社三社電機製作所 半導体モジュール

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