JP2017143679A - パワーモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】適切な容量のスナバコンデンサを使用可能な技術を提供することを目的とする。
【解決手段】パワーモジュールは、一端が第１接続点２ａに電気的に接続され、他端がパッケージ１から露出された、第１リード４ａよりも短い第３リード７ａと、一端が第２接続点２ｂに電気的に接続され、他端がパッケージ１から露出された、第２リード４ｂよりも短い第４リード７ｂとを備える。第３リード７ａの他端及び第４リード７ｂの他端に、スナバコンデンサ６が着脱可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、パッケージを備えるパワーモジュールに関する。
大電流を高速スイッチ可能なパワーモジュールに関して、様々な技術が提案されている。例えば特許文献１の技術では、モジュール内にコンデンサを埋め込んだパワーモジュールが提案されている。このような構成によれば、各組の半導体スイッチング素子（上下アーム）の近傍に、サージ電圧抑制用のスナバコンデンサを接続するので、サージ電圧を適切に低減することが可能となっている。
特開２００９−２２５６１２号公報
しかしながら、サージ電圧はモジュールのユーザ側の使用条件によって異なることから、サージ電圧を十分に低減するためには、スナバコンデンサの容量をユーザの使用条件ごとに最適化する必要があった。また、コンデンサの容量が温度変化に応じて変化しやすいことから、コンデンサを内部に設けたモジュールでは、チップの発熱の影響によって容量がばらつく傾向にある。特に、高誘電率材料（高誘電体）を使用したコンデンサでは、温度変化に対する容量の変化依存性が大きいので、その傾向が顕著になる。このため、サージ電圧を十分に低減するのに適切な容量を維持することができず、この結果、サージ電圧が、素子耐圧を超える程度まで大きくなることがあるという問題があった。
なお、上記問題を解決するために、温度変化によるコンデンサ容量のばらつきを考慮して、予め大きな容量のコンデンサを内蔵することも考えられる。しかしながら、この場合には、必要以上に大きなスペースをモジュール内部に設けることが必要になり、コスト及び装置のサイズが必要以上に大きくなるという別の問題が生じる。
さらに、コンデンサに使用される高誘電体は焼結体であるが、リードと一緒にコンデンサの誘電体を高温で焼結することが困難である。このため、サージ電圧を低減するのに適切な容量のスナバコンデンサを用いることができず、素子耐圧を超えることがあるという問題があった。
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、適切な容量のスナバコンデンサを使用可能な技術を提供することを目的とする。
本発明に係るパワーモジュールは、パッケージと、前記パッケージ内に設けられ、第１接続点及び第２接続点の間にて上アーム及び下アームを構成する複数の半導体スイッチング素子を含むパワー素子と、前記パワー素子の前記第１接続点を、第１リードを介して外部に導出するＰ端子と、前記パワー素子の前記第２接続点を、第２リードを介して外部に導出するＮ端子と、一端が前記第１接続点に電気的に接続され、他端が前記パッケージから露出された、前記第１リードよりも短い第３リードと、一端が前記第２接続点に電気的に接続され、他端が前記パッケージから露出された、前記第２リードよりも短い第４リードとを備え、前記第３リードの前記他端及び前記第４リードの前記他端に、スナバコンデンサが着脱可能である。
本発明によれば、一端が第１接続点に電気的に接続され、他端がパッケージから露出された、第１リードよりも短い第３リードと、一端が第２接続点に電気的に接続され、他端がパッケージから露出された、第２リードよりも短い第４リードとを備え、第３リードの他端及び第４リードの他端に、スナバコンデンサが着脱可能である。これにより、適切な容量のスナバコンデンサを使用することができる。
関連パワーモジュールの構成を示す断面図である。 実施の形態１に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。 実施の形態２に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。 実施の形態３に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。 実施の形態４に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。 実施の形態５に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。 実施の形態６に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。 実施の形態７に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。 実施の形態８に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。 実施の形態９に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。なお、図面は概略的に示されるものであり、異なる図面にそれぞれ示される構成要素の大きさと位置との相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。
＜関連パワーモジュール＞
まず、本発明の実施の形態に係るパワーモジュールについて説明する前に、これと関連するパワーモジュール（以下、「関連パワーモジュール」と記す）について説明する。
図１は、関連パワーモジュールの構成を示す断面図である。図１の関連パワーモジュールは、パッケージ１と、パワー素子２と、Ｐ端子３ｐと、Ｎ端子３ｎと、第１リード４ａと、第２リード４ｂと、プリント回路板（Printed Circuit Board）５と、スナバコンデンサ６とを備えている。
パワー素子２は、パッケージ１内に設けられている。なお図示しないが、パッケージ１内には、他の素子及び他の回路なども設けられてもよい。
図１のパワー素子２は、第１接続点２ａ及び第２接続点２ｂの間にて上アーム及び下アームを構成する複数の半導体スイッチング素子２ｃと、複数の半導体スイッチング素子２ｃとそれぞれ並列接続された複数のダイオード２ｄとを含んでいる。図１の例では、上アームの半導体スイッチング素子２ｃのエミッタと、下アームの半導体スイッチング素子２ｃのコレクタとが接続され、上アームの半導体スイッチング素子２ｃのコレクタは第１接続点２ａと接続され、下アームの半導体スイッチング素子２ｃのエミッタは第２接続点２ｂと接続されている。
また本実施の形態１では、複数の半導体スイッチング素子２ｃで構成される上アーム及び下アームは、相ごとに複数用意されている。図１の例では、パワー素子２は、６回路の半導体スイッチング素子２ｃ（３個の上下アーム）を内蔵した３相モータ駆動用のパワー素子であり、Ｐ電位及びＮ電位は、３個の上下アームに共通となっている。
なお、半導体スイッチング素子２ｃは、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）でもよいし、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）でもよい。ダイオード２ｄは、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）でもよいし、ＰＮダイオードでもよい。そして、パワー素子２は、珪素（Ｓｉ）から構成されてもよいし、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイヤモンドなどのワイドバンドギャップ半導体から構成されてもよい。このように構成された関連パワーモジュールでは、高温下においても安定して動作すること、及び、ＳＷ速度を高速化することが可能となる。
Ｐ端子３ｐは、パワー素子２の第１接続点２ａ（Ｐ電位）を、第１リード４ａを介してパッケージ１外部に導出する。Ｎ端子３ｎは、パワー素子２の第２接続点２ｂ（Ｎ電位）を、第２リード４ｂを介してパッケージ１外部に導出する。なお、図１のように、Ｐ端子３ｐ及びＮ端子３ｎに、それぞれ第１リード４ａの一端及び第２リード４ｂの一端が適用されてもよい。
プリント回路板５には、例えば、図示しない制御回路、駆動回路または保護回路などの回路が配設されている。なお図示しないが、プリント回路板５に配設された回路は、パワー素子２などと電気的に接続されてもよい。
スナバコンデンサ６は、パワー素子２のサージ電圧を抑制することが可能なコンデンサである。ここで、関連パワーモジュールでは、スナバコンデンサ６は、Ｐ端子３ｐ及びＮ端子３ｎと固定的に接続されている。このような関連パワーモジュールでは、Ｐ端子３ｐ及びＮ端子３ｎから遠い位置に設けられているアームは、スナバコンデンサ６までの距離が長いので、サージ電圧を十分に低減できないという問題があった。この問題に対して、サージ電圧を低減するために、パワーモジュール内にスナバコンデンサを埋め込んだパワーモジュール（例えば特許文献１など）が提案されている。
しかしながら、コンデンサの容量が温度変化に応じて変化しやすいことから、スナバコンデンサを内部に設けたパワーモジュールでは、チップの発熱の影響によって容量がばらつきやすい。このため、サージ電圧を十分に低減するのに適切な容量を維持することができず、結果として、サージ電圧が、素子耐圧を超える程度まで大きくなることがあるという問題などがあった。これに対して、以下で説明する本発明の実施の形態１〜９に係るパワーモジュールによれば、そのような問題を解決することが可能となっている。
＜実施の形態１＞
図２は、本実施の形態１に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。なお、本実施の形態１で説明する構成要素のうち、関連パワーモジュールと同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
図２のパワーモジュールは、関連パワーモジュールと同様のパッケージ１、パワー素子２、Ｐ端子３ｐ、Ｎ端子３ｎ、第１リード４ａ、第２リード４ｂ、及び、プリント回路板５を備えている。
また、図２のパワー素子２は、関連パワーモジュールと同様の複数の半導体スイッチング素子２ｃ及び複数のダイオード２ｄを含んでおり、複数の半導体スイッチング素子２ｃで構成される上アーム及び下アームは、相ごとに複数用意されている。また、Ｐ端子３ｐは、パワー素子２の第１接続点２ａ（Ｐ電位）を、第１リード４ａを介してパッケージ１外部に導出し、Ｎ端子３ｎは、パワー素子２の第２接続点２ｂ（Ｎ電位）を、第２リード４ｂを介してパッケージ１外部に導出する。
ここで、図２のパワーモジュールは、上述の構成要素に加えて、接続用リードである第３リード７ａ及び第４リード７ｂを備えている。
第３リード７ａの一端は第１接続点２ａに電気的に接続され、第３リード７ａの他端はパッケージ１から露出されており、第３リード７ａは第１リード４ａよりも短い。同様に、第４リード７ｂの一端は第２接続点２ｂに電気的に接続され、第４リード７ｂの他端はパッケージ１から露出されており、第４リード７ｂは第２リード４ｂよりも短い。なお、図２の例では、第３リード７ａの一端は、第１接続点２ａと直接接続されていないが、直接接続されてもよい。同様に、第４リード７ｂの一端は、第２接続点２ｂと直接接続されていないが、直接接続されてもよい。
そして、本実施の形態１では、第３リード７ａのパッケージ１から露出された他端、及び、第４リード７ｂのパッケージ１から露出された他端に、スナバコンデンサ６が着脱可能となっている。着脱構造としては、例えば、後の実施の形態９で説明するソケットや、図示しないネジ止めなど、様々な構造を適用することができる。
以上のような本実施の形態１に係るパワーモジュールによれば、第３リード７ａ及び第４リード７ｂが比較的短いので、半導体スイッチング素子２ｃの近傍に、サージ電圧抑制用のスナバコンデンサ６を接続することができる。これにより、サージ電圧を適切に低減することが可能となっている。また、本実施の形態１では、第３リード７ａの他端、及び、第４リード７ｂの他端に、スナバコンデンサ６が着脱可能となっている。これにより、適切な容量及びサイズのスナバコンデンサ６に必要に応じて付替えることができるので、サージ電圧を適切に抑制することができるとともに、コスト及び装置のサイズを抑制することができる。
また本実施の形態１では、第１接続点２ａ及び第２接続点２ｂの間にて複数の半導体スイッチング素子２ｃで構成される上アーム及び下アームは、相ごとに複数用意されている。これにより、相ごとに半導体スイッチング素子２ｃをスナバコンデンサ６に接続することができるので、各相のサージ電圧を抑制することができる。
また、本実施の形態１では、図２に示すように、スナバコンデンサ６が、第３リード７ａの他端及び第４リード７ｂの他端に取り付けられた場合に、当該スナバコンデンサ６を収容する凹部１ａが、パッケージ１の表面に設けられている。これにより、スナバコンデンサ６を、より半導体スイッチング素子２ｃに近傍して接続することができるので、サージ電圧をより低減することができる。また、スナバコンデンサ６が邪魔になることなく、プリント回路板５をパッケージ１上に配設することができる。
＜実施の形態２＞
図３は、本実施の形態２に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。なお、本実施の形態２で説明する構成要素のうち、実施の形態１と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
本実施の形態２では、凹部１ａの代わりに、凸部１ｂがパッケージ１の表面に設けられている。ここで凸部１ｂは、スナバコンデンサ６が、第３リード７ａの他端及び第４リード７ｂの他端に取り付けられた場合に、当該スナバコンデンサ６と並行して突出する。
このような本実施の形態２に係るパワーモジュールによれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また本実施の形態２では、上述の凸部１ｂにより、スタンドオフの高さを所望の高さに維持することができるので、スナバコンデンサ６を収容するスペースを、パワーモジュール内部に設けることができる。これにより、スナバコンデンサ６を、より半導体スイッチング素子２ｃに近傍して接続することができるので、サージ電圧をより低減することができる。また、スナバコンデンサ６が邪魔になることなく、プリント回路板５をパッケージ１上に配設することができる。
＜実施の形態３＞
図４は、本実施の形態３に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。なお、本実施の形態３で説明する構成要素のうち、実施の形態１と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
本実施の形態３に係るパワーモジュールは、実施の形態１の構成要素（図２）に加えて、サージモニタ用のリードである第５リード８ａ及び第６リード８ｂを備えている。
第５リード８ａの一端は、第３リード７ａと接続され、第５リード８ａの他端は、パッケージ１から露出されている。同様に、第６リード８ｂの一端は、第４リード７ｂと接続され、第６リード８ｂの他端は、パッケージ１から露出されている。そして、第５リード８ａのパッケージ１から露出された他端、及び、第６リード８ｂのパッケージ１から露出された他端に、サージ電圧をモニタ可能なモニタ装置が着脱可能となっている。
このような本実施の形態３に係るパワーモジュールによれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また本実施の形態３では、第５リード８ａ及び第６リード８ｂによって、各アームのサージ電圧をモニタすることが可能となるため、各アームのサージ電圧が確実に低減できているかなどを容易に確認することができる。
＜実施の形態４＞
図５は、本実施の形態４に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。なお、本実施の形態４で説明する構成要素のうち、実施の形態２，３と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
本実施の形態４に係るパワーモジュールは、実施の形態２の構成要素（図３）に加えて、実施の形態３と同様の第５リード８ａ及び第６リード８ｂ（図４）を備えている。
このような本実施の形態４に係るパワーモジュールによれば、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。また本実施の形態４では、実施の形態３と同様に、第５リード８ａ及び第６リード８ｂによって、各アームのサージ電圧をモニタすることが可能となるため、各アームのサージ電圧が確実に低減できているかなどを容易に確認することができる。
＜実施の形態５＞
図６は、本実施の形態５に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。なお、本実施の形態５で説明する構成要素のうち、実施の形態１と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
本実施の形態５に係るパワー素子２は、実施の形態１のパワー素子２（図２）と異なり、２回路の半導体スイッチング素子２ｃ（１個の上下アーム）を内蔵した大電力対応のパワー素子である。図６の例では、パワー素子２は、並列接続された３つ（第１群）の半導体スイッチング素子２ｃと、並列接続された３つ（第２群）の半導体スイッチング素子２ｃとを、ブロック２ｅの単位（ブロック単位）で含んでいる。なお、本実施の形態５では、ブロック２ｅの単位は、６つの半導体スイッチング素子２ｃが実装された絶縁基板（図示せず）の単位である。
そして本実施の形態５では、第１群の半導体スイッチング素子２ｃと、第２群の半導体スイッチング素子２ｃとが、第１接続点２ａ及び第２接続点２ｂの間にて上アーム及び下アームを構成している。
このような本実施の形態５に係るパワーモジュールによれば、複数チップを並列接続した大電力素子であっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。特に、本実施の形態５のようなパワー素子２では、例えば図６の左端のチップの位置と、図６の右端のチップの位置との間の距離が比較的長く、サージ電圧を十分に低減しにくいことから、実施の形態１で説明した効果（サージ電圧の低減）は有効である。
また本実施の形態５では、ブロック単位が、チップを実装する絶縁基板の単位である。このため、サージ電圧を低減する効果に関して、絶縁基板間の差を低減することができる。
＜実施の形態６＞
図７は、本実施の形態６に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。なお、本実施の形態６で説明する構成要素のうち、実施の形態３，５と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
本実施の形態６に係るパワーモジュールは、実施の形態５の構成要素（図６）に加えて、実施の形態３と同様の第５リード８ａ及び第６リード８ｂ（図４）を備えている。
このような本実施の形態６に係るパワーモジュールによれば、実施の形態５と同様の効果を得ることができる。また本実施の形態６では、実施の形態３と同様に、第５リード８ａ及び第６リード８ｂによって、各アームのサージ電圧をモニタすることが可能となるため、各アームのサージ電圧が確実に低減できているかなどを容易に確認することができる。
＜実施の形態７＞
図８は、本実施の形態７に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。なお、本実施の形態７で説明する構成要素のうち、実施の形態１と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
本実施の形態７に係るパワーモジュールは、実施の形態１の構成要素に加えて、誘電体層９を備えている。ここで、本実施の形態７では、第１リード４ａと第２リード４ｂとが互いに近接して配設されている。そして、第１リード４ａと第２リード４ｂとの間に、上述した誘電体層９が配設されている。
なお、図８の例では、第１リード４ａの第１部分４ａ１と、第２リード４ｂの第２部分４ｂ１とが近接して配設されている。ここで、第１部分４ａ１は、第１リード４ａと第３リード７ａとが接続された第３接続点４ａ２と、第１接続点２ａとの間の部分である。同様に、第２部分４ｂ１は、第２リード４ｂと第４リード７ｂとが接続された第４接続点４ｂ２と、第２接続点２ｂとの間の部分である。そして、上述の誘電体層９は、第１リード４ａの第１部分４ａ１と、第２リード４ｂの第２部分４ｂ１との間に配設されている。
以上のような本実施の形態７に係るパワーモジュールによれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また本実施の形態７では、第１リード４ａと第２リード４ｂとが近接して配設されている。このような構成によれば、第１リード４ａ及び第２リード４ｂによって、パワー素子２近傍にコンデンサを実質的に形成することができる。この結果、スナバコンデンサ６の容量を小さくすること、または、サージ電圧の抑制を高めることなどが可能となる。
また本実施の形態７では、誘電体層９によって、パワー素子２近傍に形成された上記コンデンサの容量を大きくすることができる。これにより、スナバコンデンサ６の容量をより小さくすること、または、サージ電圧の抑制をより高めることなどが可能となる。
なお本実施の形態７において、第３リード７ａと第４リード７ｂとが近接して配設されてもよい。また、第３リード７ａと第４リード７ｂとの間に誘電体層が配設されてもよい。このような構成であっても、上述と同様の効果を得ることができる。また、以上の説明では実施の形態１に本実施の形態７を適用したが、これに限ったものではなく、例えば、実施の形態２，５に本実施の形態７を適用してもよい。
＜実施の形態８＞
図９は、本実施の形態８に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。なお、本実施の形態８で説明する構成要素のうち、実施の形態３，７と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
本実施の形態８に係るパワーモジュールは、実施の形態７の構成要素（図８）に加えて、実施の形態３と同様の第５リード８ａ及び第６リード８ｂ（図４）を備えている。
このような本実施の形態８に係るパワーモジュールによれば、実施の形態３と同様に、第５リード８ａ及び第６リード８ｂによって、各アームのサージ電圧をモニタすることが可能となるため、各アームのサージ電圧が確実に低減できているかなどを容易に確認することができる。また本実施の形態８では、実施の形態７と同様に、スナバコンデンサ６の容量を小さくすること、または、サージ電圧の抑制を高めることが可能となる。
＜実施の形態９＞
図１０は、本実施の形態９に係るパワーモジュールの構成を示す断面図である。なお、本実施の形態９で説明する構成要素のうち、実施の形態１と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
本実施の形態９では、第３リード７ａの他端には、スナバコンデンサ６の端子６ａ（オス）を着脱可能なソケット部７ａ１（メス）が設けられ、第４リード７ｂの他端には、スナバコンデンサ６の端子６ａ（オス）を着脱可能なソケット部７ｂ１（メス）が設けられている。
このような本実施の形態９に係るパワーモジュールによれば、スナバコンデンサ６の端子６ａを、ソケット部７ａ１，７ｂ１に挿入することにより、第３リード７ａ及び第４リード７ｂにスナバコンデンサ６を接続することができる。したがって、はんだがなくても、スナバコンデンサ６の付替えを容易に行うことができ、使い勝手の良いパワーモジュールを実現することができる。
なお、以上の説明では実施の形態１に本実施の形態９を適用したが、これに限ったものではなく、例えば、実施の形態２〜８に本実施の形態９を適用してもよい。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
１ パッケージ、１ａ 凹部、１ｂ 凸部、２ パワー素子、２ａ 第１接続点、２ｂ 第２接続点、２ｃ 半導体スイッチング素子、２ｅ ブロック、３ｐ Ｐ端子、３ｎ Ｎ端子、４ａ 第１リード、４ｂ 第２リード、６ スナバコンデンサ、６ａ 端子、７ａ 第３リード、７ａ１，７ｂ１ ソケット部、７ｂ 第４リード、８ａ 第５リード、８ｂ 第６リード、９ 誘電体層。

Claims (11)

  1. パッケージと、
    前記パッケージ内に設けられ、第１接続点及び第２接続点の間にて上アーム及び下アームを構成する複数の半導体スイッチング素子を含むパワー素子と、
    前記パワー素子の前記第１接続点を、第１リードを介して外部に導出するＰ端子と、
    前記パワー素子の前記第２接続点を、第２リードを介して外部に導出するＮ端子と、
    一端が前記第１接続点に電気的に接続され、他端が前記パッケージから露出された、前記第１リードよりも短い第３リードと、
    一端が前記第２接続点に電気的に接続され、他端が前記パッケージから露出された、前記第２リードよりも短い第４リードと
    を備え、
    前記第３リードの前記他端及び前記第４リードの前記他端に、スナバコンデンサが着脱可能である、パワーモジュール。
  2. 請求項１に記載のパワーモジュールであって、
    前記複数の半導体スイッチング素子で構成される前記上アーム及び前記下アームを、相ごとに複数有する、パワーモジュール。
  3. 請求項１に記載のパワーモジュールであって、
    前記パワー素子は、
    並列接続された第１群の前記半導体スイッチング素子と、並列接続された第２群の前記半導体スイッチング素子とをブロック単位で含み、
    前記第１群の半導体スイッチング素子と、前記第２群の半導体スイッチング素子とが前記第１接続点及び前記第２接続点の間にて上アーム及び下アームを構成する、パワーモジュール。
  4. 請求項３に記載のパワーモジュールであって、
    前記ブロック単位は、前記半導体スイッチング素子が実装された絶縁基板の単位である、パワーモジュール。
  5. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のパワーモジュールであって、
    一端が前記第３リードと接続され、他端が前記パッケージから露出された第５リードと、
    一端が前記第４リードと接続され、他端が前記パッケージから露出された第６リードと
    をさらに備える、パワーモジュール。
  6. 請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載のパワーモジュールであって、
    前記第１リードと前記第２リードとが互いに近接して配設されている、パワーモジュール。
  7. 請求項６に記載のパワーモジュールであって、
    前記第１リードと前記第２リードとの間に配設された誘電体層をさらに備える、パワーモジュール。
  8. 請求項１から請求項７のうちのいずれか１項に記載のパワーモジュールであって、
    前記第３リードの前記他端及び前記第４リードの前記他端のそれぞれには、前記スナバコンデンサの端子を着脱可能なソケット部が設けられた、パワーモジュール。
  9. 請求項１から請求項８のうちのいずれか１項に記載のパワーモジュールであって、
    前記スナバコンデンサが、前記第３リードの前記他端及び前記第４リードの前記他端に取り付けられた場合に、当該スナバコンデンサを収容する凹部が、前記パッケージの表面に設けられた、パワーモジュール。
  10. 請求項１から請求項８のうちのいずれか１項に記載のパワーモジュールであって、
    前記スナバコンデンサが、前記第３リードの前記他端及び前記第４リードの前記他端に取り付けられた場合に、当該スナバコンデンサと並行して突出する凸部が、前記パッケージの表面に設けられた、パワーモジュール。
  11. 請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項に記載のパワーモジュールであって、
    前記パワー素子は、ワイドバンドギャップ半導体からなる、パワーモジュール。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020255249A1 (ja) * 2019-06-18 2020-12-24 三菱電機株式会社 電力変換装置、冷凍サイクル装置および空気調和装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0368386U (ja) * 1989-11-08 1991-07-04
JPH07122708A (ja) * 1993-10-28 1995-05-12 Fuji Electric Co Ltd 電力用半導体装置のパッケージ
JPH0833346A (ja) * 1994-07-20 1996-02-02 Nippondenso Co Ltd インバータ装置
JP2001144248A (ja) * 1999-11-12 2001-05-25 Fuji Electric Co Ltd 半導体モジュール
JP2001286158A (ja) * 2000-03-30 2001-10-12 Hitachi Ltd 半導体装置及び電力変換装置
JP2005094882A (ja) * 2003-09-16 2005-04-07 Toyota Motor Corp パワーモジュール
JP2007143336A (ja) * 2005-11-21 2007-06-07 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置
JP2014225706A (ja) * 2012-03-01 2014-12-04 三菱電機株式会社 電力用半導体モジュール及び電力変換装置
JP2015223047A (ja) * 2014-05-23 2015-12-10 三菱電機株式会社 半導体装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000058372A (ja) 1998-08-04 2000-02-25 Toshiba Corp セラミックコンデンサ実装構造
US7046518B2 (en) 2001-04-02 2006-05-16 International Rectifier Corporation Power module
JP2009219268A (ja) 2008-03-11 2009-09-24 Daikin Ind Ltd 電力変換装置
JP5169353B2 (ja) 2008-03-18 2013-03-27 三菱電機株式会社 パワーモジュール
JP5168603B2 (ja) 2010-01-26 2013-03-21 株式会社デンソー スイッチング装置
US9704831B2 (en) * 2010-05-21 2017-07-11 Mitsubishi Electric Corporation Power semiconductor module
JP5280410B2 (ja) * 2010-06-21 2013-09-04 三菱電機株式会社 半導体装置、スナバデバイス
JP5351907B2 (ja) 2011-01-13 2013-11-27 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 半導体装置
DE102011076324B4 (de) 2011-05-24 2014-04-10 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungselektronisches System mit Verbindungseinrichtung erster und zweiter Subsysteme
WO2015049736A1 (ja) * 2013-10-02 2015-04-09 三菱電機株式会社 Ｃｒスナバ回路
JP2018107858A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 富士電機株式会社 電力変換装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0368386U (ja) * 1989-11-08 1991-07-04
JPH07122708A (ja) * 1993-10-28 1995-05-12 Fuji Electric Co Ltd 電力用半導体装置のパッケージ
JPH0833346A (ja) * 1994-07-20 1996-02-02 Nippondenso Co Ltd インバータ装置
JP2001144248A (ja) * 1999-11-12 2001-05-25 Fuji Electric Co Ltd 半導体モジュール
JP2001286158A (ja) * 2000-03-30 2001-10-12 Hitachi Ltd 半導体装置及び電力変換装置
JP2005094882A (ja) * 2003-09-16 2005-04-07 Toyota Motor Corp パワーモジュール
JP2007143336A (ja) * 2005-11-21 2007-06-07 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置
JP2014225706A (ja) * 2012-03-01 2014-12-04 三菱電機株式会社 電力用半導体モジュール及び電力変換装置
JP2015223047A (ja) * 2014-05-23 2015-12-10 三菱電機株式会社 半導体装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020255249A1 (ja) * 2019-06-18 2020-12-24 三菱電機株式会社 電力変換装置、冷凍サイクル装置および空気調和装置
JPWO2020255249A1 (ja) * 2019-06-18 2021-11-25 三菱電機株式会社 電力変換装置、冷凍サイクル装置および空気調和装置
JP7170867B2 (ja) 2019-06-18 2022-11-14 三菱電機株式会社 電力変換装置、冷凍サイクル装置および空気調和装置

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