JP6624643B2

JP6624643B2 - 半導体モジュールおよび該モジュールを用いた電力変換装置

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Publication number: JP6624643B2
Application number: JP2016144006A
Authority: JP
Inventors: 山口　雅史; 雅史山口; 宏坡李
Original assignee: Nichicon Capacitor Ltd
Current assignee: Nichicon Capacitor Ltd
Priority date: 2016-07-22
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2019-12-25
Anticipated expiration: 2036-07-22
Also published as: JP2018014853A

Description

本発明は、基板に実装された複数の半導体素子を備えた半導体モジュール、および該モジュールを用いた電力変換装置に関する。

従来から、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の複数の半導体素子を一体化してなる様々な半導体モジュールを用いてハーフブリッジ回路やフルブリッジ回路を構成することが検討されている。例えば、特許文献１に記載の半導体モジュールは、直列に接続された２つのＮ型のＩＧＢＴ１１，１２と、これらに各１つ逆並列接続されたダイオードＤ１，Ｄ２と、これらから電気的に絶縁されたダイオードＤ３とを備えている。

この半導体モジュールを複数個用意し、それぞれに設けられた外部端子同士を適当に接続すれば、３レベルインバータの一相分を実現することができる。

特許第５６６５９９７号公報

近年、高速スイッチングが可能で、スイッチング損失が低減可能なＳｉＣ（窒化ケイ素）や、ＧａＮ（窒化ガリウム）に代表される化合物半導体からなる半導体素子の市販化に伴い、これらを使用した半導体モジュールも検討されている。また、電力変換装置のスイッチング制御については、従来のハードスイッチング方式に代わる方式として、共振コイルと共振コンデンサによる共振現象を利用したＺＶＳ（ゼロ電圧スイッチング）に代表されるソフトスイッチング方式が一般化しつつある。この方式によれば、スイッチング時の損失とノイズの低減を図ることができる。

しかしながら、従来の半導体モジュールは、半導体素子および外部端子が汎用性を重視して配置されているので、この半導体モジュールを用いてインバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電力変換装置を構成して高速スイッチングやＺＶＳを行おうとしても、満足のいく電気的特性が得られない場合があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、電力変換装置に適した半導体モジュール、および該モジュールを用いた電力変換装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る第１の半導体モジュールは、基板と該基板に実装された複数の半導体素子を備えた半導体モジュールであって、（Ａ）前記複数の半導体素子が、直列に接続された第１および第２スイッチ素子からなる第１スイッチ部と、直列に接続された第１および第２ダイオード素子からなる第１ダイオード部と、直列に接続された第３および第４スイッチ素子からなる第２スイッチ部と、直列に接続された第３および第４ダイオード素子からなる第２ダイオード部とを含み、（Ｂ）前記第１ダイオード部が、前記第１および第２ダイオード素子の接続点に設けられた第１外部端子を含み、（Ｃ）前記第２ダイオード部が、前記第３および第４ダイオード素子の接続点に設けられた第２外部端子を含み、（Ｄ）前記第１スイッチ部が、前記第１および第２スイッチ素子の接続点に設けられた第３外部端子を含み、（Ｅ）前記第２スイッチ部が、前記第３および第４スイッチ素子の接続点に設けられた第４外部端子を含み、（Ｆ）前記第１スイッチ部の一方の端部および他方の端部にそれぞれ設けられた第５および第６外部端子と、前記第２スイッチ部の一方の端部および他方の端部にそれぞれ設けられた第７および第８外部端子とをさらに備え、（Ｇ）前記第１スイッチ部、前記第２スイッチ部、前記第１ダイオード部および前記第２ダイオード部が互いに並列に接続され、（Ｈ）前記第１および第２ダイオード部が隣接して対称的に配置され、かつ、（Ｉ）前記第１および第２スイッチ部が前記第１および第２ダイオード部を挟み込むように対称的に配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１スイッチ部と第１ダイオード部が隣接して配置されるので、第１外部端子と第３外部端子の間に共振コイルを外部接続したときに生じる寄生インピーダンスを低減することができる。同様に、この構成によれば、第２スイッチ部と第２ダイオード部が隣接して配置されるので、第２外部端子と第４外部端子の間に共振コイルを外部接続したときに生じる寄生インピーダンスを低減することができる。

また、この構成によれば、第１スイッチ部の両端に第５および第６外部端子が設けられているので、第３外部端子と第５外部端子の間、および第３外部端子と第６外部端子の間に共振コンデンサを接続する際に生じる寄生インピーダンスを低減することができる。同様に、この構成によれば、第２スイッチ部の両端に第７および第８外部端子が設けられているので、第４外部端子と第７外部端子の間、および第４外部端子と第８外部端子の間に共振コンデンサを接続する際に生じる寄生インピーダンスを低減することができる。

上記第１の半導体モジュールは、例えば、前記第３、第５および第６外部端子が一直線上に配置され、かつ、前記第４、第７および第８外部端子が一直線上に配置された構成とすることができる。

この構成によれば、製造工程において、基板上に第３〜第８外部端子を比較的容易に設置することができる。

上記第１の半導体モジュールは、例えば、前記第１、第３、第５および第６外部端子が一直線上に配置され、かつ、前記第２、第４、第７および第８外部端子が一直線上に配置された構成とすることができる。

この構成によれば、製造工程において、基板上に第１〜第８外部端子を比較的容易に設置することができる。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る第２の半導体モジュールは、基板と該基板に実装された複数の半導体素子を備えた半導体モジュールであって、（Ａ）前記複数の半導体素子が、直列に接続された第１および第２スイッチ素子からなる第１スイッチ部と、直列に接続された第１および第２ダイオード素子からなる第１ダイオード部と、直列に接続された第３および第４スイッチ素子からなる第２スイッチ部と、直列に接続された第３および第４ダイオード素子からなる第２ダイオード部とを含み、（Ｂ）前記第１ダイオード部が、前記第１および第２ダイオード素子の接続点に設けられた第１外部端子を含み、（Ｃ）前記第２ダイオード部が、前記第３および第４ダイオード素子の接続点に設けられた第２外部端子を含み、（Ｄ）前記第１スイッチ部が、前記第１および第２スイッチ素子の接続点に設けられた第３外部端子を含み、（Ｅ）前記第２スイッチ部が、前記第３および第４スイッチ素子の接続点に設けられた第４外部端子を含み、（Ｆ’）前記第１スイッチ部の一方の端部および前記第２スイッチ部の一方の端部の接続点に設けられた第５外部端子と、前記第１スイッチ部の他方の端部および前記第２スイッチ部の他方の端部の接続点に設けられた第６外部端子とをさらに備え、（Ｇ）前記第１スイッチ部、前記第２スイッチ部、前記第１ダイオード部および前記第２ダイオード部が互いに並列に接続され、（Ｈ’）前記第１および第２スイッチ部が隣接して対称的に配置され、かつ、（Ｉ’）前記第１および第２ダイオード部が前記第１および第２スイッチ部を挟み込むように対称的に配置されていることを特徴とする。

また、この構成によれば、第１スイッチ部と第２スイッチ部が隣接して配置され、前記第１スイッチ部の一方の端部と前記第２スイッチ部の一方の端部の接続点に第５外部端子が設けられ、かつ、前記第１スイッチ部の他方の端部と前記第２スイッチ部の他方の端部の接続点に第６外部端子が設けられているので、第３外部端子と第５外部端子の間、第３外部端子と第６外部端子の間、第４外部端子と第５外部端子の間、および第４外部端子と第６外部端子の間に共振コンデンサを接続する際に生じる寄生インピーダンスを低減することができる。

上記第１の半導体モジュールを用いることにより実現可能な電力変換装置（第１の電力変換装置）としては、例えば、上記第１の半導体モジュールと、前記第１および第２外部端子に接続されたトランスの一次コイルと、前記第１および第３外部端子に接続された第１共振コイルと、前記第２および第４外部端子に接続された第２共振コイルと、前記第３および第５外部端子に接続された第１共振コンデンサと、前記第３および第６外部端子に接続された第２共振コンデンサと、前記第４および第７外部端子に接続された第３共振コンデンサと、前記第４および第８外部端子に接続された第４共振コンデンサとを用いて一次側フルブリッジ回路を構成したものが考えられる。

この場合、第１の電力変換装置は、上記第１の半導体モジュールを用いて二次側フルブリッジ回路が構成されていることが好ましい。この構成によれば、一次側フルブリッジ回路および二次側フルブリッジ回路を同一の半導体モジュール（第１の半導体モジュール）で構成することができるので、故障に備えて複数の種類の半導体モジュールを用意しておく必要がない。

また、上記第２の半導体モジュールを用いることにより実現可能な電力変換装置（第２の電力変換装置）としては、例えば、上記第２の半導体モジュールと、前記第１および第２外部端子に接続されたトランスの一次コイルと、前記第１および第３外部端子に接続された第１共振コイルと、前記第２および第４外部端子に接続された第２共振コイルと、前記第３および第５外部端子に接続された第１共振コンデンサと、前記第３および第６外部端子に接続された第２共振コンデンサと、前記第４および第５外部端子に接続された第３共振コンデンサと、前記第４および第６外部端子に接続された第４共振コンデンサとを用いて一次側フルブリッジ回路を構成したものが考えられる。

この場合、第２の電力変換装置は、上記第２の半導体モジュールを用いて二次側フルブリッジ回路が構成されていることが好ましい。この構成によれば、一次側フルブリッジ回路および二次側フルブリッジ回路を同一の半導体モジュール（第２の半導体モジュール）で構成することができるので、故障に備えて複数の種類の半導体モジュールを用意しておく必要がない。

本発明によれば、電力変換装置に適した半導体モジュール、および該モジュールを用いた電力変換装置を提供することができる。

本発明の第１実施例に係る半導体モジュールの主要部の構成を示す平面模式図である。本発明の第１実施例に係る半導体モジュールの斜視図である。本発明の第１実施例に係る電力変換装置の回路図である。本発明の第１実施例に係る電力変換装置の一次側フルブリッジ回路を示す図である。本発明の第１実施例に係る電力変換装置の二次側フルブリッジ回路を示す図である。本発明の第２実施例に係る半導体モジュールの主要部の構成を示す平面模式図である。本発明の第２実施例に係る半導体モジュールの斜視図である。本発明の変形例に係る半導体モジュールの斜視図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る半導体モジュールおよび電力変換装置の実施例について説明する。

［第１実施例］
図１に、第１実施例に係る半導体モジュール１Ａの主要部の構成を示す。なお、図１は、半導体素子（ＳＷ１〜ＳＷ４，Ｄ１〜Ｄ４）同士の電気的な接続状態を示す回路図であるとともに、基板２上における半導体素子（ＳＷ１〜ＳＷ４，Ｄ１〜Ｄ４）および外部端子（Ｔ１〜Ｔ８）の概略的な配置を示す平面図である点に留意されたい。図６についても同様である。

本実施例に係る半導体モジュール１Ａは、基板２と、第１スイッチ部３と、第１ダイオード部４と、第２スイッチ部５と、第２ダイオード部６とを備えている。

第１スイッチ部３は、列をなすように直列に接続された第１スイッチ素子ＳＷ１および第２スイッチ素子ＳＷ２と、これらの接続点に設けられた第３外部端子Ｔ３とを含んでいる。スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２は、例えば、ＩＧＢＴや、より高速スイッチングが可能なＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ、ＧａＮ−ＦＥＴ等からなるが、これらには限定されない。各スイッチ素子ＳＷ１，ＳＷ２のドレイン−ソース間にはダイオード素子が逆並列接続されている。これらのダイオード素子は、外付けダイオードまたは寄生ダイオードからなり、ＦＷＤ（Free Wheeling Diode）として機能する。

第２スイッチ部５は、第１スイッチ部３と同等の構成を有している。すなわち、第２スイッチ部５は、列をなすように直列に接続された第３スイッチ素子ＳＷ３および第４スイッチ素子ＳＷ４と、これらの接続点に設けられた第４外部端子Ｔ４とを含んでいる。スイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ４は、例えば、ＩＧＢＴや、より高速スイッチングが可能なＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ、ＧａＮ−ＦＥＴ等からなるが、これらには限定されない。各スイッチ素子ＳＷ３，ＳＷ４のドレイン−ソース間にはダイオード素子が逆並列接続されている。これらのダイオード素子は、外付けダイオードまたは寄生ダイオードからなり、ＦＷＤとして機能する。

第１ダイオード部４は、列をなすように直列に接続された第１ダイオード素子Ｄ１および第２ダイオード素子Ｄ２と、これらの接続点に設けられた第１外部端子Ｔ１とを含んでいる。

第２ダイオード部６は、第１ダイオード部４と同等の構成を有している。すなわち、第２ダイオード部６は、列をなすように直列に接続された第３ダイオード素子Ｄ３および第４ダイオード素子Ｄ４と、これらの接続点に設けられた第２外部端子Ｔ２とを含んでいる。

第１スイッチ部３、第１ダイオード部４、第２スイッチ部５および第２ダイオード部６は、互いに並列に接続されている。ダイオード部４，６は、中心線Ｃに対して対称的に、かつ隣接して配置されている。また、スイッチ部３，５は、中心線Ｃに対して対称的に、かつダイオード部４，６を挟み込むように配置されている。その結果、本実施例では、第１スイッチ部３と第１ダイオード部４が隣接し、第２スイッチ部５と第２ダイオード部６が隣接する。

本実施例に係る半導体モジュール１Ａは、第１スイッチ部３の一端に設けられた第５外部端子Ｔ５と、第１スイッチ部３の他端に設けられた第６外部端子Ｔ６と、第２スイッチ部５の一端に設けられた第７外部端子Ｔ７と、第２スイッチ部５の他端に設けられた第８外部端子Ｔ８とをさらに備えている。

スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４、ダイオード素子Ｄ１〜Ｄ４および外部端子Ｔ１〜Ｔ８は、基板２に実装されている。

図２に示すように、本実施例に係る半導体モジュール１Ａは、スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４およびダイオード素子Ｄ１〜Ｄ４を収容するケース７をさらに備えている。外部端子Ｔ１〜Ｔ８は、ケース７に設けられた孔を通ってケース７の外部に突出している。後述する外部接続素子は、外部端子Ｔ１〜Ｔ８の突出した部分に接続される。

また、外部端子Ｔ３，Ｔ５，Ｔ６および外部端子Ｔ４，Ｔ７，Ｔ８は、それぞれ一直線上に並んでいる。このため、製造工程において、基板２上に外部端子Ｔ３〜Ｔ８を設置するのは比較的容易である。

本実施例に係る半導体モジュール１Ａを用いることにより、例えば、図３に示す電力変換装置１０を実現することができる。電力変換装置１０は、位相シフト制御される一次側フルブリッジ回路１１と、同期整流制御される二次側フルブリッジ回路１２と、二次側フルブリッジ回路１２の後段に設けられた整流コイルＬおよび平滑コンデンサＣとを備えている。電力変換装置１０は、入力された電圧Ｖ１を所定の電圧Ｖ２に変換して出力することができる。また、電力変換装置１０は、電圧Ｖ２が過電圧になったときに、逆変換動作により過電圧状態を緩和することもできる。

なお、図３では、スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４に付随するＦＷＤの図示を省略している。スイッチ素子ＳＷ５〜ＳＷ８についても同様である。

一次側フルブリッジ回路１１としての半導体モジュール１Ａには、図４に示すように、複数の外部接続素子（ＴＲ１，Ｌ１，Ｌ２，Ｃ１〜Ｃ４）が接続されている。より詳しくは、第１外部端子Ｔ１と第２外部端子Ｔ２の間にトランスＴＲの一次コイルＴＲ１が接続され、第１外部端子Ｔ１と第３外部端子Ｔ３の間に第１共振コイルＬ１が接続され、第２外部端子Ｔ２と第４外部端子Ｔ４の間に第２共振コイルＬ２が接続され、第３外部端子Ｔ３と第５外部端子Ｔ５の間に第１共振コンデンサＣ１が接続され、第３外部端子Ｔ３と第６外部端子Ｔ６の間に第２共振コンデンサＣ２が接続され、第４外部端子Ｔ４と第７外部端子Ｔ７の間に第３共振コンデンサＣ３が接続され、さらに、第４外部端子Ｔ４と第８外部端子Ｔ８の間に第４共振コンデンサＣ４が接続されている。

第１ダイオード部４（Ｄ１，Ｄ２）と第２ダイオード部６（Ｄ３，Ｄ４）は隣接して配置されているので、一次コイルＴＲ１を接続するための配線は短くてよい。第１スイッチ部３（ＳＷ１，ＳＷ２）と第１ダイオード部４（Ｄ１，Ｄ２）、および第２スイッチ部５（ＳＷ３，ＳＷ４）と第２ダイオード部６（Ｄ３，Ｄ４）も隣接して配置されているので、共振コイルＬ１，Ｌ２を接続するための配線も短くてよい。

また、第１スイッチ部３（ＳＷ１，ＳＷ２）の両端に外部端子Ｔ５，Ｔ６が設けられ、第２スイッチ部５（ＳＷ３，ＳＷ４）の両端に外部端子Ｔ７，Ｔ８が設けられているので、共振コンデンサＣ１〜Ｃ４を接続するための配線も短くてよい。

さらに、一次コイルＴＲ１を第１外部端子Ｔ１→第２外部端子Ｔ２の向きに流れる電流の経路（Ｔ５→ＳＷ１→Ｔ３→Ｌ１→Ｔ１→ＴＲ１→Ｔ２→Ｌ２→Ｔ４→ＳＷ４→Ｔ８）の配線長と、一次コイルＴＲ１を第２外部端子Ｔ２→第１外部端子Ｔ１の向きに流れる電流の経路（Ｔ７→ＳＷ３→Ｔ４→Ｌ２→Ｔ２→ＴＲ１→Ｔ１→Ｌ１→Ｔ３→ＳＷ２→Ｔ６）の配線長とが等しいため、配線の寄生インピーダンスによって電力変換動作の対称性が損なわれるのを防ぐことができ、該電力変換動作を安定化させることができる。

図５に、二次側フルブリッジ回路１２を構成する半導体モジュール１Ａを示す。同図に示すように、二次側フルブリッジ回路１２としての半導体モジュール１Ａは、スイッチ素子ＳＷ５〜ＳＷ８と、ダイオード素子Ｄ５〜Ｄ８と、外部端子Ｔ９〜Ｔ１６とを備えている。スイッチ素子ＳＷ５〜ＳＷ８はスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ４に相当し、ダイオード素子Ｄ５〜Ｄ８はダイオード素子Ｄ１〜Ｄ４に相当し、外部端子Ｔ９〜Ｔ１６は外部端子Ｔ１〜Ｔ８に相当する。

二次側フルブリッジ回路１２としての半導体モジュール１Ａには、１つの外部接続素子（ＴＲ２）が接続されている。より詳しくは、第９外部端子Ｔ９と第１０外部端子Ｔ１０の間にトランスＴＲの二次コイルＴＲ２が接続されている。

また、二次側フルブリッジ回路１２としての半導体モジュール１Ａは、第９外部端子Ｔ９と第１１外部端子Ｔ１１が短絡され、第１０外部端子Ｔ１０と第１２外部端子Ｔ１２が短絡されている。

第１ダイオード部４（Ｄ５，Ｄ６）と第２ダイオード部６（Ｄ７，Ｄ８）は隣接して配置されているので、二次コイルＴＲ２を接続するための配線は短くてよい。

このように、本実施例によれば、一次側フルブリッジ回路１１および二次側フルブリッジ回路１２として半導体モジュール１Ａを用いたことにより、外部接続素子（ＴＲ１，ＴＲ２，Ｌ１，Ｌ２，Ｃ１〜Ｃ４）を短い配線で接続することができるので、これらを接続する際に生じてしまう寄生インピーダンスを低減し、電力変換装置１０の電気的特性を理想的な特性に近付けることができる。

［第２実施例］
図６および図７に、第２実施例に係る半導体モジュール１Ｂを示す。図１と図６の比較から明らかなように、本実施例に係る半導体モジュール１Ｂは、第１スイッチ部３、第１ダイオード部４、第２スイッチ部５および第２ダイオード部６の並びが第１実施例と相違している。すなわち、本実施例では、スイッチ部３，５が中心線Ｃに対して対称的に、かつ隣接して配置されるとともに、ダイオード部４，６が中心線Ｃに対して対称的に、かつスイッチ部３，５を挟み込むように配置されている。

また、半導体モジュール１Ｂは、第１スイッチ部３の一端と第２スイッチ部５の一端の接続点に第５外部端子Ｔ５が設けられている点と、第１スイッチ部３の他端と第２スイッチ部５の他端の接続点に第６外部端子Ｔ６が設けられている点と、第７外部端子Ｔ７および第８外部端子Ｔ８が設けられていない点とにおいても第１実施例と相違している。

半導体モジュール１Ｂを用いて電力変換装置１０の一次側フルブリッジ回路１１を構成する場合は、第１外部端子Ｔ１と第２外部端子Ｔ２の間にトランスＴＲの一次コイルＴＲ１を接続し、第１外部端子Ｔ１と第３外部端子Ｔ３の間に第１共振コイルＬ１を接続し、第２外部端子Ｔ２と第４外部端子Ｔ４の間に第２共振コイルＬ２を接続し、第３外部端子Ｔ３と第５外部端子Ｔ５の間に第１共振コンデンサＣ１を接続し、第３外部端子Ｔ３と第６外部端子Ｔ６の間に第２共振コンデンサＣ２を接続し、第４外部端子Ｔ４と第５外部端子Ｔ５の間に第３共振コンデンサＣ３を接続し、さらに、第４外部端子Ｔ４と第６外部端子Ｔ６の間に第４共振コンデンサＣ４を接続すればよい。

この場合、第１スイッチ部３と第１ダイオード部４、および第２スイッチ部５と第２ダイオード部６は隣接して配置されているので、共振コイルＬ１，Ｌ２を接続するための配線は短くてよい。また、第１スイッチ部３の一端と第２スイッチ部５の一端の接続点、つまり第１スイッチ部３および第２スイッチ部５の双方に近い場所に第５外部端子Ｔ５が設けられ、第１スイッチ部３の他端と第２スイッチ部５の他端の接続点、つまり第１スイッチ部３および第２スイッチ部５の双方に近い場所に第６外部端子Ｔ６が設けられているので、共振コンデンサＣ１〜Ｃ４を接続するための配線も短くてよい。

また、第１実施例と同様に外部接続素子を接続した場合、一次コイルＴＲ１を第１外部端子Ｔ１→第２外部端子Ｔ２の向きに流れる電流の経路（Ｔ５→ＳＷ１→Ｔ３→Ｌ１→Ｔ１→ＴＲ１→Ｔ２→Ｌ２→Ｔ４→ＳＷ４→Ｔ６）の配線長と、一次コイルＴＲ１を第２外部端子Ｔ２→第１外部端子Ｔ１の向きに流れる電流の経路（Ｔ５→ＳＷ３→Ｔ４→Ｌ２→Ｔ２→ＴＲ１→Ｔ１→Ｌ１→Ｔ３→ＳＷ２→Ｔ６）の配線長とが等しいため、配線の寄生インピーダンスによって電力変換動作の対称性が損なわれるのを防ぐことができ、該電力変換動作を安定化させることができる。

一方、第１ダイオード部４と第２ダイオード部６は隣接して配置されていないので、一次コイルＴＲ１を接続するための配線は、第１実施例よりも長くなる。

このように、本実施例によれば、一次側フルブリッジ回路１１として半導体モジュール１Ｂを用いたことにより、外部接続素子（Ｌ１，Ｌ２，Ｃ１〜Ｃ４）を短い配線で接続することができるので、これらを接続する際に生じてしまう寄生インピーダンスを低減し、電力変換装置１０の電気的特性を理想的な特性に近付けることができる。また、本実施例によれば、第１実施例においては８だった外部端子の数が６に減るので、第１実施例よりも製造コストを低減することができる。

なお、第１実施例と同様、本実施例に係る半導体モジュール１Ｂを用いて電力変換装置１０の二次側フルブリッジ回路１２を構成することもできる。

［変形例］
以上、本発明に係る半導体モジュールおよび電力変換装置の実施例について説明してきたが、本発明の構成は実施例の構成に限定されるものではない。

例えば、第１スイッチ部３、第１ダイオード部４、第２スイッチ部５および第２ダイオード部６の並びを第１実施例と同様にしながら、外部端子Ｔ１，Ｔ２の位置をずらすことにより、外部端子Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５，Ｔ６を一直線上に配置し、かつ外部端子Ｔ２，Ｔ４，Ｔ７，Ｔ８を一直線上に配置してもよい（図８に示す半導体モジュール１Ｃ参照）。この構成によれば、製造工程において、基板２上に外部端子Ｔ１〜Ｔ８を設置するのが比較的容易になる。

また、半導体モジュール１Ａ，１Ｂ，１Ｃを用いることにより実現される電力変換装置は、図３に示す電力変換装置１０に限定されない。例えば、外部接続素子として共振コイルＬ１，Ｌ２は、どちらか１つが省略されていてもよい。また、二次側フルブリッジ回路１２としての半導体モジュール１Ａは、ダイオード素子Ｄ５〜Ｄ８の実装が省略されていてもよい。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ半導体モジュール
２基板
３第１スイッチ部
４第１ダイオード部
５第２スイッチ部
６第２ダイオード部
７ケース
Ｃ１〜Ｃ４共振コンデンサ
Ｌ１，Ｌ２共振コイル
ＴＲトランス
ＴＲ１一次コイル
ＴＲ２二次コイル
Ｄ１〜Ｄ８ダイオード素子
ＳＷ１〜ＳＷ８スイッチ素子
Ｔ１〜Ｔ１６外部端子

Claims

基板と該基板に実装された複数の半導体素子を備えた半導体モジュールであって、
前記複数の半導体素子が、
直列に接続された第１および第２スイッチ素子からなる第１スイッチ部と、
直列に接続された第１および第２ダイオード素子からなる第１ダイオード部と、
直列に接続された第３および第４スイッチ素子からなる第２スイッチ部と、
直列に接続された第３および第４ダイオード素子からなる第２ダイオード部と、
を含み、
前記第１ダイオード部が、前記第１および第２ダイオード素子の接続点に設けられた第１外部端子を含み、
前記第２ダイオード部が、前記第３および第４ダイオード素子の接続点に設けられた第２外部端子を含み、
前記第１スイッチ部が、前記第１および第２スイッチ素子の接続点に設けられた第３外部端子を含み、
前記第２スイッチ部が、前記第３および第４スイッチ素子の接続点に設けられた第４外部端子を含み、
前記第１スイッチ部の一方の端部および他方の端部にそれぞれ設けられた第５および第６外部端子と、
前記第２スイッチ部の一方の端部および他方の端部にそれぞれ設けられた第７および第８外部端子と、
をさらに備え、
前記第１スイッチ部、前記第２スイッチ部、前記第１ダイオード部および前記第２ダイオード部が互いに並列に接続され、
前記第１および第２ダイオード部が隣接して対称的に配置され、かつ、
前記第１および第２スイッチ部が前記第１および第２ダイオード部を挟み込むように対称的に配置されている
ことを特徴とする半導体モジュール。
前記第３、第５および第６外部端子が一直線上に配置され、かつ
前記第４、第７および第８外部端子が一直線上に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
前記第１、第３、第５および第６外部端子が一直線上に配置され、かつ
前記第２、第４、第７および第８外部端子が一直線上に配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体モジュール。
基板と該基板に実装された複数の半導体素子を備えた半導体モジュールであって、
前記複数の半導体素子が、
直列に接続された第１および第２スイッチ素子からなる第１スイッチ部と、
直列に接続された第１および第２ダイオード素子からなる第１ダイオード部と、
直列に接続された第３および第４スイッチ素子からなる第２スイッチ部と、
直列に接続された第３および第４ダイオード素子からなる第２ダイオード部と、
を含み、
前記第１ダイオード部が、前記第１および第２ダイオード素子の接続点に設けられた第１外部端子を含み、
前記第２ダイオード部が、前記第３および第４ダイオード素子の接続点に設けられた第２外部端子を含み、
前記第１スイッチ部が、前記第１および第２スイッチ素子の接続点に設けられた第３外部端子を含み、
前記第２スイッチ部が、前記第３および第４スイッチ素子の接続点に設けられた第４外部端子を含み、
前記第１スイッチ部の一方の端部および前記第２スイッチ部の一方の端部の接続点に設けられた第５外部端子と、
前記第１スイッチ部の他方の端部および前記第２スイッチ部の他方の端部の接続点に設けられた第６外部端子と、
をさらに備え、
前記第１スイッチ部、前記第２スイッチ部、前記第１ダイオード部および前記第２ダイオード部が互いに並列に接続され、
前記第１および第２スイッチ部が隣接して対称的に配置され、かつ、
前記第１および第２ダイオード部が前記第１および第２スイッチ部を挟み込むように対称的に配置されている
ことを特徴とする半導体モジュール。
請求項１に記載の半導体モジュールと、
前記第１および第２外部端子に接続されたトランスの一次コイルと、
前記第１および第３外部端子に接続された第１共振コイルと、
前記第２および第４外部端子に接続された第２共振コイルと、
前記第３および第５外部端子に接続された第１共振コンデンサと、
前記第３および第６外部端子に接続された第２共振コンデンサと、
前記第４および第７外部端子に接続された第３共振コンデンサと、
前記第４および第８外部端子に接続された第４共振コンデンサと、
を用いて一次側フルブリッジ回路を構成したことを特徴とする電力変換装置。
請求項１に記載の半導体モジュールを用いて二次側フルブリッジ回路を構成したことを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
請求項４に記載の半導体モジュールと、
前記第１および第２外部端子に接続されたトランスの一次コイルと、
前記第１および第３外部端子に接続された第１共振コイルと、
前記第２および第４外部端子に接続された第２共振コイルと、
前記第３および第５外部端子に接続された第１共振コンデンサと、
前記第３および第６外部端子に接続された第２共振コンデンサと、
前記第４および第５外部端子に接続された第３共振コンデンサと、
前記第４および第６外部端子に接続された第４共振コンデンサと、
を用いて一次側フルブリッジ回路を構成したことを特徴とする電力変換装置。
請求項４に記載の半導体モジュールを用いて二次側フルブリッジ回路を構成したことを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。