(57)【要約】      （修正有）【課題】スイッチング素子の誤オンを抑制することのできるスイッチング回路を提供する。【解決手段】スイッチング回路１０は、基板４１と、当該基板４１に配置されたスイッチング素子２０と、正電源回路２３と、負電源回路２４と、駆動回路２５と、を備える。正電源回路２３は、ＧＮＤ電位を基準として正の電圧を生成する。負電源回路２４は、ＧＮＤ電位を基準として負の電圧を生成する。駆動回路２５は、スイッチング素子２０をオンさせる際に正の電圧をゲート電極に供給し、スイッチング素子２０をオフさせる際に負の電圧をゲート電極に供給して、スイッチング素子２０を駆動する。基板４１は、負電源回路２４から駆動回路２５を介してゲート電極までの通電経路を構成する配線として、負電源回路２４と駆動回路２５との間の負電源配線４３２の少なくとも一部に、負電源ベタパターン４３２Ｂを有している。【選択図】図２
2020005365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基材（４２）に配線（４３）が配置されてなる基板（４１）と、
ゲート電極を有し、前記基板に配置されたスイッチング素子（２０）と、
前記基板に配置され、グランド電位を基準として正の電圧を生成する正電源回路（２３）と、
前記基板に配置され、グランド電位を基準として負の電圧を生成する負電源回路（２４）と、
前記スイッチング素子をオンさせる際に前記正の電圧を前記ゲート電極に供給し、前記スイッチング素子をオフさせる際に前記負の電圧を前記ゲート電極に供給して、前記スイッチング素子を駆動させる駆動回路（２５）と、
を備え、
前記基板は、前記負電源回路から前記駆動回路を介して前記ゲート電極までの通電経路を構成する前記配線として、前記負電源回路と前記駆動回路との間の負電源配線（４３２）の少なくとも一部に、負電源ベタパターン（４３２Ｂ）を有するスイッチング回路。
【請求項２】
前記負電源ベタパターンを含む負電源配線が、前記基板の一面側の表層に配置されるとともに、前記負電源回路及び前記駆動回路が前記一面に配置されている請求項１に記載のスイッチング回路。
【請求項３】
前記通電経路を構成する配線が前記一面側の表層に配置されるとともに、前記スイッチング素子、前記負電源回路、及び前記駆動回路が前記一面に配置されている請求項２に記載のスイッチング回路。
【請求項４】
前記基板の板厚方向に直交する方向において、前記駆動回路は、前記負電源回路よりも前記スイッチング素子に近い位置に配置されている請求項３に記載のスイッチング回路。
【請求項５】
前記スイッチング素子及び前記駆動回路が前記基板の一面に配置され、前記負電源ベタパターンが、前記一面とは反対の裏面側の表層に配置されている請求項１に記載のスイッチング回路。
【請求項６】
前記負電源ベタパターンは、前記基板の内層に配置され、
前記負電源ベタパターンとは異なる層に配置されたグランドベタパターン（４３３Ｂ）が、前記基板の板厚方向の投影視において前記負電源ベタパターンと重なるように設けられている請求項１に記載のスイッチング回路。
【請求項７】
前記グランドベタパターンは、前記板厚方向において前記負電源ベタパターンを挟むように配置されている請求項６に記載のスイッチング回路。
【請求項８】
前記負電源ベタパターンは、前記基板の内層に配置され、
前記スイッチング素子及び前記駆動回路が前記基板の一面に配置され、前記負電源ベタパターンが、前記一面よりも前記一面とは反対の裏面に近い内層に配置されている請求項１に記載のスイッチング回路。
【請求項９】
前記基板は、前記正電源回路と前記駆動回路とをつなぐ正電源配線（４３１）の少なくとも一部として、正電源ベタパターン（４３１Ｂ）を有し、
前記基板の板厚方向において、前記正電源ベタパターンと前記負電源ベタパターンとの間に、グランドベタパターン（４３３Ｂ）が配置されている請求項１〜８いずれか１項に記載のスイッチング回路。
【請求項１０】
前記基板は、前記正電源回路と前記駆動回路とをつなぐ正電源配線（４３１）の少なくとも一部として、正電源ベタパターン（４３１Ｂ）を有し、
前記正電源ベタパターンと前記負電源ベタパターンとは同じ層に配置され、前記正電源ベタパターンと前記負電源ベタパターンとの間に、グランドベタパターン（４３３Ｂ）が配置されている請求項１に記載のスイッチング回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、スイッチング回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
オン電圧が低いスイッチング素子を用いる場合、スイッチング素子をオフさせる際にゲート電極に印加する電圧をグランド電位にすると、グランド電位とオン電圧との差が小さいため、ノイズなどによって誤オンする虞がある。
【０００３】
特許文献１には、スイッチング素子をオフさせる際にゲート電極に負電圧を印加する負電源回路を備えた回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１２８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された回路を用いたとしても、負電源回路から駆動回路を介してゲート電極までの通電経路を構成する配線のパターンによっては、ノイズなどの影響を受け、誤作動する虞がある。
【０００６】
本開示はこのような課題に鑑みてなされたものであり、スイッチング素子の誤オンを抑制することのできるスイッチング回路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】
【０００７】
本開示は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、技術的範囲を限定するものではない。
【０００８】
本開示のひとつであるスイッチング回路は、
絶縁基材（４２）に配線（４３）が配置されてなる基板（４１）と、
ゲート電極を有し、基板に配置されたスイッチング素子（２０）と、
基板に配置され、グランド電位を基準として正の電圧を生成する正電源回路（２３）と、
基板に配置され、グランド電位を基準として負の電圧を生成する負電源回路（２４）と、
スイッチング素子をオンさせる際に正の電圧をゲート電極に供給し、スイッチング素子をオフさせる際に負の電圧をゲート電極に供給して、スイッチング素子を駆動させる駆動回路（２５）と、
を備え、
基板は、負電源回路から駆動回路を介してゲート電極までの通電経路を構成する配線として、負電源回路と駆動回路との間の負電源配線（４３２）の少なくとも一部に、負電源ベタパターン（４３２Ｂ）を有する。
【０００９】
このスイッチング回路によれば、負電源配線の少なくとも一部として、ベタパターン（負電源ベタパターン）を有している。負電源ベタパターンにより、負電源配線のインピーダンスを低減し、負電源配線内で電位差が生じるのを抑制することができる。すなわち、負電圧の揺れを抑制することができる。したがって、スイッチング素子の誤オンを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態のスイッチング回路が適用される電力変換装置の概略構成を示す図である。
【図２】スイッチング回路の基板構成を示す断面図である。
【図３】スイッチング回路の基板構成を示す平面図である。
【図４】第２実施形態のスイッチング回路の基板構成を示す断面図である。
【図５】スイッチング回路の基板構成を示す平面図である。
【図６】第３実施形態のスイッチング回路の基板構成を示す断面図である。
【図７】第４実施形態のスイッチング回路の基板構成を示す断面図である。
【図８】第５実施形態のスイッチング回路の基板構成を示す断面図である。
【図９】第６実施形態のスイッチング回路の基板構成を示す断面図である。
【図１０】第７実施形態のスイッチング回路が適用される電力変換装置の概略構成を示す図である。
【図１１】スイッチング回路の基板構成を示す平面図であり、図５に対応している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。以下において、基板の板厚方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する一方向をＸ方向と示す。また、Ｚ方向及びＸ方向の両方向に直交する方向をＹ方向と示す。特に断わりのない限り、ＸＹ面視したときの形状（ＸＹ平面に沿う形状）を平面形状とする。ＸＹ面視は、Ｚ方向の投影視とも言える。
【００１２】
（第１実施形態）
先ず、本実施形態のスイッチング回路が適用される電力変換装置について説明する。
【００１３】
（電力変換装置の概略構成）
図１に示す電力変換装置１は、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される。電力変換装置１は、車両に搭載された直流電源２から供給される直流電圧を、三相交流に変換して、三相交流方式のモータ３に出力するように構成されている。モータ３は、車両の走行駆動源として機能する。電力変換装置１は、モータ３により発電された電力を、直流に変換して直流電源２に充電することもできる。このように、電力変換装置１は、双方向の電力変換が可能となっている。
【００１４】
電力変換装置１は、平滑コンデンサ４及びインバータ５を備えている。平滑コンデンサ４の正極側の端子は、直流電源２の高電位側の電極である正極に接続され、負極側の端子は、直流電源２の低電位側の電極である負極に接続されている。インバータ５は、入力された直流電力を所定周波数の三相交流に変換し、モータ３に出力する。インバータ５は、モータ３により発電された交流電力を、直流電力に変換する。
【００１５】
インバータ５は、６つのアームよりなる。インバータ５は、三相分の上下アーム回路により構成されている。各相の上下アーム回路は、正極側の電源ラインである正極側ライン６と、負極側の電源ラインである負極側ライン７との間で、２つのアームが直列に接続されてなる。正極側ライン６は高電位電源ライン、負極側ライン７は低電位電源ラインとも称される。各相の上下アームにおいて、上アームと下アームとの接続点は、モータ３への出力ライン８に接続されている。
【００１６】
各アームは、スイッチング素子２０を備えて構成されている。本実施形態では、スイッチング素子２０に、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ２１（以下、ＩＧＢＴ２１と示す）が形成されている。ＩＧＢＴ２１には、還流用のダイオードであるＦＷＤ２２が逆並列に接続されている。すなわち、スイッチング素子２０には、ＲＣ（Reverse Conducting）−ＩＧＢＴが形成されている。
【００１７】
なお、ＩＧＢＴ２１としてｎチャネル型を採用している。上アームを構成するＩＧＢＴ２１のコレクタ電極が、正極側ライン６と電気的に接続されている。下アームを構成するＩＧＢＴ２１のエミッタ電極が、負極側ライン７と電気的に接続されている。そして、上アーム側のＩＧＢＴ２１のエミッタ電極と、下アーム側のＩＧＢＴ２１のコレクタ電極が相互に接続されている。
【００１８】
電力変換装置１は、スイッチング素子２０を駆動させるために、正電源回路２３、負電源回路２４、及び駆動回路２５などを備えている。正電源回路２３は、グランド電位（以下、ＧＮＤ電位と示す）を基準として正の電圧を供給する正電源として機能する。一方、負電源回路２４は、ＧＮＤ電位を基準として負の電圧を供給する負電源として機能する。
【００１９】
駆動回路２５は、ＩＧＢＴ２１のゲート電極に対してゲート駆動信号を出力し、ＩＧＢＴ２１、ひいてはスイッチング素子２０を駆動させる。駆動回路２５は、ＰＷＭ生成回路２６と、正電源及び負電源を切り替えるＭＯＳＦＥＴ２７，２８を有している。ＰＷＭ生成回路２６は、図示しない制御回路からの駆動指令に基づいてＰＷＭ信号を生成し、ＭＯＳＦＥＴ２７，２８のゲート電極に出力する。ＰＷＭ信号は、ＭＯＳＦＥＴ２７，２８に共通の駆動信号である。
【００２０】
ＭＯＳＦＥＴ２７としてｐチャネル型、ＭＯＳＦＥＴ２８としてｎチャネル型を採用しており、駆動信号がＬレベルにおいてＭＯＳＦＥＴ２７がオン、ＭＯＳＦＥＴ２８がオフし、正電源回路２３から抵抗２９を介して、ＩＧＢＴ２１のゲート電極に正電圧が供給される。これにより、ＩＧＢＴ２１はオン状態に移行する。一方、駆動信号がＨレベルにおいてＭＯＳＦＥＴ２７がオフ、ＭＯＳＦＥＴ２８がオンし、負電源回路２４から抵抗３０を介して、ＩＧＢＴ２１のゲート電極に負電圧が供給される。これにより、ＩＧＢＴ２１はオフ状態に移行する。抵抗２９は、ＭＯＳＦＥＴ２７のソース電極と正電源回路２３とをつなぐ配線上に設けられている。抵抗３０は、ＭＯＳＦＥＴ２８のドレイン電極と、ＭＯＳＦＥＴ２７，２８同士の接続点とをつなぐ配線上設けられている。
【００２１】
駆動回路２５は、さらにオフ保持回路３１を有している。オフ保持回路３１として、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用している。オフ保持回路３１は、ＭＯＳＦＥＴ２８と並列に接続されている。オフ保持回路３１のオンにより、ＩＧＢＴ２１のゲート電極が負電源回路２４と電気的に接続され、ゲート電極の電荷が引き抜かれる。
【００２２】
ＭＯＳＦＥＴ２８とＩＧＢＴ２１のゲート電極との間のゲート配線に抵抗３０が配置されているのに対し、オフ保持回路３１とＩＧＢＴ２１のゲート電極とのゲート配線には、抵抗（素子）が配置されていない。オフ保持回路３１がオンすると、抵抗３０を介さずに、負電源回路２４からＩＧＢＴ２１のゲート電極に負電圧が供給される。オフ保持回路３１側のゲート配線のインピーダンスは、ＭＯＳＦＥＴ２８側よりも低くされている。
【００２３】
ＭＯＳＦＥＴ２８のオンによりＩＧＢＴ２１のゲート電圧（Ｖｇｅ）が低下する過程において、たとえばゲート電圧が所定電圧まで低下すると、ＰＷＭ生成回路２６は、オフ保持回路３１に対してＨレベルの駆動信号を出力する。これにより、オフ保持回路３１がオン状態に移行し、ゲート電極の電荷が引き抜かれ、ＩＧＢＴ２１が直ちにオフ状態に移行する。このように、オフ保持回路３１は、ＩＧＢＴ２１のオフ状態を保持する。オフ保持回路３１は、ＭＯＳＦＥＴ２７がオンされている期間において、オフ状態を維持する。
【００２４】
ＩＧＢＴのオン電圧が低い場合、オフ時にゲート電極に印加する電圧をＧＮＤ電位にすると、オン電圧とＧＮＤ電位との差が小さいため、ノイズ等によってＩＧＢＴが誤オンする虞がある。これに対し、本実施形態では、ＩＧＢＴ２１のオフ時において、ＩＧＢＴ２１のゲート電極に対し、負電圧を印加する。これにより、ＧＮＤ電位よりもオン電圧との差が大きくなるため、ＩＧＢＴ２１の誤オンを抑制することができる。
【００２５】
特に本実施形態では、スイッチング素子２０として、ＳｉＣ、ＧａＮなど、Ｓｉよりもオン抵抗が小さい半導体基板を用いている。このため、ＩＧＢＴ２１のオン電圧を低くすることができる。しかしながら、上記した構成により、誤オンを抑制することができる。
【００２６】
本実施形態のスイッチング回路１０は、インバータ５を構成する１つのアームに対応するスイッチング素子２０、正電源回路２３、負電源回路２４、及び駆動回路２５を備えている。なお、図１では、便宜上省略しているが、残りの５つのアームについても同様の構成となっている。すなわち、ＩＧＢＴ２１のそれぞれに、駆動回路２５などが設けられている。
【００２７】
（スイッチング回路の基板構成）
図２及び図３に示すように、上記したスイッチング回路１０は、回路基板４０において実現されている。図２は、図３に示すII-II線に沿う断面図である。
【００２８】
回路基板４０は、基板４１に、上記したスイッチング素子２０や、正電源回路２３、負電源回路２４、及び駆動回路２５を構成する部品が配置されてなる。正電源回路２３、負電源回路２４、駆動回路２５は、それぞれ１つの部品として構成されてもよいし、複数の部品（素子）により構成されてもよい。図２及び図３では、便宜上、１つのブロックとして図示している。
【００２９】
基板４１は、いわゆるプリント基板であり、絶縁基材４２と、絶縁基材４２に配置された配線４３を有している。本実施形態では、配線４３が多層に配置、具体的には４層配置されている。配線４３は、たとえば金属箔（銅箔）をパターニングしてなる配線パターンと、異なる層の配線パターンを接続する層間接続部を有している。層間接続部としては、たとえばビアを採用することができる。図２及び図３では、便宜上、配線４３の一部のみを図示している。
【００３０】
基板４１の板厚方向、すなわちＺ方向において、基板４１の一面４１ａには、スイッチング素子２０及び駆動回路２５が配置されている。一面４１ａと反対の裏面４１ｂには、正電源回路２３及び負電源回路２４が配置されている。一面４１ａ側の配線４３を１層目とする。
【００３１】
配線４３は、スイッチング回路１０を構成する配線を含んでいる。たとえば、スイッチング素子２０（ＩＧＢＴ２１）のゲート電極と駆動回路２５をつなぐゲート配線４３０、正電源回路２３と駆動回路２５（ＭＯＳＦＥＴ２７）をつなぐ正電源配線４３１、及び負電源回路２４と駆動回路２５（ＭＯＳＦＥＴ２８）をつなぐ負電源配線４３２を含んでいる。さらに、ＧＮＤベタパターン４３３Ｂを含んでいる。スイッチング素子２０などの部品は、はんだやボンディングワイヤなどによって、対応する配線４３に接続されている。ＧＮＤベタパターン４３３Ｂが、グランドベタパターンに相当する。
【００３２】
ゲート配線４３０は、一面４１ａ側の表層に配置されている。ゲート配線４３０は、配線パターンのみで構成されている。
【００３３】
正電源配線４３１は、裏面４１ｂに配置された正電源回路２３と一面４１ａ側に配置された駆動回路２５を電気的に接続するように配置されている。正電源配線４３１は、配線パターンの一部としてベタパターンである正電源ベタパターン４３１Ｂを含んでいる。正電源ベタパターン４３１Ｂは、たとえば３層目に配置されている。層が異なる配線パターンは、層間接続部４３１Ｖによって接続されている。
【００３４】
負電源配線４３２は、裏面４１ｂに配置された負電源回路２４と一面４１ａ側に配置された駆動回路２５を電気的に接続するように配置されている。負電源配線４３２は、配線パターンの一部としてベタパターンである負電源ベタパターン４３２Ｂを含んでいる。負電源ベタパターン４３２Ｂは、たとえば１層目に配置されている。本実施形態では、ＭＯＳＦＥＴ２８のソース電極と負電源回路２４とをつなぐ配線、及び、オフ保持回路３１のソース電極と負電源回路２４とをつなぐ配線が、負電源配線４３２に相当する。図１及び図３に示すように、ＭＯＳＦＥＴ２８とオフ保持回路３１それぞれのエミッタ電極は、接続点４３２Ｘで接続され、接続点４３２Ｘから負電源回路２４までにおいて共通配線となっている。本実施形態では、この共通配線部分に負電源ベタパターン４３２Ｂが設けられている。
【００３５】
層が異なる配線パターンは、層間接続部４３２Ｖによって接続されている。層間接続部４３２Ｖによって層間を何度も往復する、すなわち層間接続部４３２Ｖによる接続長が長くなると、負電源配線４３２の配線長が長くなる。したがって、配線インピーダンスを低減するには、層間接続部４３２Ｖによる接続を最小限にとどめることが好ましい。
【００３６】
ＧＮＤベタパターン４３３Ｂは、３層目に設けられている。ＧＮＤベタパターン４３３Ｂは、Ｚ方向からの投影視において、負電源ベタパターン４３２Ｂと重なるように設けられている。より詳しくは、負電源ベタパターン４３２Ｂを内包するように設けられている。
【００３７】
このように、本実施形態のスイッチング回路１０では、負電源回路２４から駆動回路２５を介してスイッチング素子２０のゲート電極までの通電経路を構成する配線４３のうち、負電源配線４３２の一部に、図３に示すような負電源ベタパターン４３２Ｂを設けている。負電源ベタパターン４３２Ｂの採用によりインピーダンスを低減し、負電源配線４３２内で電位差が生じるのを抑制することができる。すなわち、負電圧の揺れを抑制することができる。したがって、スイッチング素子２０（ＩＧＢＴ２１）の誤オンを抑制することができる。
【００３８】
特に本実施形態では、負電源配線４３２のうち、共通配線部分に負電源ベタパターン４３２Ｂを設けている。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２８側、オフ保持回路３１側の両方において、少なからずインピーダンスを低減することができる。特に、ＩＧＢＴ２１のゲート電極までの通電経路に抵抗３０を有さないオフ保持回路３１側において、インピーダンス低減の影響が大きい。よって、負電圧の揺れを効果的に抑制することができる。
【００３９】
また、Ｚ方向において、負電源ベタパターン４３２Ｂの隣りの層に、ＧＮＤベタパターン４３３Ｂが配置されている。これにより、外部ノイズの影響を低減することができる。特に、負電源ベタパターン４３２Ｂと正電源ベタパターン４３１Ｂとの間に、ＧＮＤベタパターン４３３Ｂが介在しているため、正電源ベタパターン４３１Ｂの電位の影響をＧＮＤベタパターン４３３Ｂにて低減することができる。
【００４０】
（第２実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示したスイッチング回路１０と共通する部分についての説明は省略する。
【００４１】
図４及び図５に示すように、本実施形態では、負電源回路２４も基板４１の一面４１ａに配置されている。すなわち、負電源回路２４、負電源ベタパターン４３２Ｂを含む負電源配線４３２のすべて、及び駆動回路２５が一面４１ａに配置されている。負電源配線４３２が、層間接続部４３２Ｖを有していない。なお、図４は、図５に示すV-V線に沿う断面図である。
【００４２】
これによれば、負電源配線４３２の配線長を、先行実施形態に示した層間接続部４３２Ｖを含む構成よりも短くすることができる。これにより、インピーダンスを低減することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、負電源回路２４からスイッチング素子２０までの通電経路を構成する配線４３のすべてが、一面４１ａ側の表層に配置されている。このように、通電経路全体で層間接続部を有さないため、インピーダンスをさらに低減することができる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、図５に示すように、ＸＹ面内において、駆動回路２５が、負電源回路２４よりもスイッチング素子２０に近い位置に配置されている。このように、駆動回路２５のほうがスイッチング素子２０に近いため、ゲート配線４３０の配線長を短くし、これによりインピーダンスを低減することができる。したがって、ゲート電極近傍での負電圧の揺れを抑制することができる。
【００４５】
（第３実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示したスイッチング回路１０と共通する部分についての説明は省略する。
【００４６】
図６に示すように、本実施形態では、負電源ベタパターン４３２Ｂが裏面４１ｂ側の表層に配置されている。それ以外の構成は、先行実施形態（第１実施形態）と同じである。スイッチング素子２０（ＩＧＢＴ２１）、及び、駆動回路２５（ＭＯＳＦＥＴ２７，２８）は、一面４１ａ側に配置されている。
【００４７】
このように、負電源ベタパターン４３２Ｂをスイッチング素子２０及び駆動回路２５から遠ざけて配置しているため、スイッチングノイズの影響を抑制することができる。すなわち、スイッチングノイズによって、負電圧が揺らぐのを抑制することができる。
【００４８】
図６では、負電源回路２４が裏面４１ｂに配置される例を示したが、これに限定されない。負電源回路２４が、スイッチング素子２０や駆動回路２５とともに一面４１ａに配置され、負電源ベタパターン４３２Ｂが裏面４１ｂ側の表層に配置された構成としてもよい。ただし、層間接続部４３２Ｖの接続長が長くなるため、インピーダンスを低減するためには図６の構成のほうが好ましい。
【００４９】
（第４実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示したスイッチング回路１０と共通する部分についての説明は省略する。
【００５０】
図７に示すように、本実施形態では、負電源ベタパターン４３２Ｂの少なくとも一部が、基板４１の内層に設けられている。負電源ベタパターン４３２Ｂは、たとえば３層目に配置されている。
【００５１】
そして、負電源ベタパターン４３２Ｂと異なる層のＧＮＤベタパターン４３３Ｂが、Ｚ方向の投影視において負電源ベタパターン４３２Ｂの少なくとも一部と重なるように配置されている。ＧＮＤベタパターン４３３Ｂがノイズシールドとして機能するため、負電源配線４３２に対する外乱ノイズの影響を低減することができる。これにより、負電圧の揺れを抑制することができる。本実施形態では、負電源ベタパターン４３２Ｂを内包するように、２層目のＧＮＤベタパターン４３３Ｂが設けられているため、効果をより高めることができる。
【００５２】
本実施形態でも、スイッチング素子２０（ＩＧＢＴ２１）、及び、駆動回路２５（ＭＯＳＦＥＴ２７，２８）は、一面４１ａに配置されている。負電源ベタパターン４３２Ｂは、内層に配置されつつ、一面４１ａよりも裏面４１ｂに近い内層に配置されている。このように、負電源ベタパターン４３２Ｂをスイッチング素子２０及び駆動回路２５から遠ざけて配置しているため、スイッチングノイズの影響を抑制することができる。特に本実施形態では、裏面４１ｂに最も近い内層に配置しているため、内層配置としつつ、スイッチングノイズの影響を効果的に抑制することができる。
【００５３】
（第５実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示したスイッチング回路１０と共通する部分についての説明は省略する。
【００５４】
図８に示すように、本実施形態でも、負電源ベタパターン４３２Ｂの少なくとも一部が、基板４１の内層に設けられている。基板４１として６層基板を採用しており、負電源ベタパターン４３２Ｂは、たとえば３層目に配置されている。正電源ベタパターン４３１Ｂは５層目に配置されており、２層目と４層目にＧＮＤベタパターン４３３Ｂが配置されている。
【００５５】
ＧＮＤベタパターン４３３Ｂは、Ｚ方向において負電源ベタパターン４３２Ｂを挟むように配置されている。Ｚ方向両方向において外乱ノイズの影響を低減することができる。したがって、外乱ノイズにより負電圧が揺らぐのを効果的に抑制することができる。特に本実施形態では、両層のＧＮＤベタパターン４３３Ｂが、Ｚ方向からの投影視において負電源ベタパターン４３２Ｂを内包するように設けられているため、外乱ノイズの影響をより低減することができる。
【００５６】
また、４層目のＧＮＤベタパターン４３３Ｂは、Ｚ方向において、負電源ベタパターン４３２Ｂと正電源ベタパターン４３１Ｂの間に設けられている。このように、負電源ベタパターン４３２Ｂと正電源ベタパターン４３１Ｂとの間に、ＧＮＤベタパターン４３３Ｂが介在しているため、正電源ベタパターン４３１Ｂの電位の影響をＧＮＤベタパターン４３３Ｂにて低減することができる。
【００５７】
（第６実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示したスイッチング回路１０と共通する部分についての説明は省略する。
【００５８】
図９に示すように、本実施形態では、負電源ベタパターン４３２Ｂの少なくとも一部が、基板４１の内層に設けられている。負電源ベタパターン４３２Ｂは、たとえば３層目に配置されている。また、正電源ベタパターン４３１Ｂも３層目に配置されている。
【００５９】
そして、３層目において、正電源ベタパターン４３１Ｂと負電源ベタパターン４３２Ｂとの間に、ＧＮＤベタパターン４３３Ｂが配置されている。このように、負電源ベタパターン４３２Ｂと正電源ベタパターン４３１Ｂとの間に、ＧＮＤベタパターン４３３Ｂが介在しているため、正電源ベタパターン４３１Ｂの電位の影響をＧＮＤベタパターン４３３Ｂにて低減することができる。
【００６０】
なお、図９では、基板４１内部の同じ層において、正電源ベタパターン４３１Ｂと負電源ベタパターン４３２Ｂとの間に、ＧＮＤベタパターン４３３Ｂを配置させる例を示したが、これに限定されない。すなわち、基板４１の一面４１ａ側の表層において、正電源ベタパターン４３１Ｂと負電源ベタパターン４３２Ｂとの間に、ＧＮＤベタパターン４３３Ｂを配置させてもよい。また、裏面４１ｂ側の表層において、正電源ベタパターン４３１Ｂと負電源ベタパターン４３２Ｂとの間に、ＧＮＤベタパターン４３３Ｂを配置させてもよい。
【００６１】
（第７実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示したスイッチング回路１０と共通する部分についての説明は省略する。
【００６２】
図１０及び図１１に示すように、本実施形態では、スイッチング回路１０が、コンデンサ３２をさらに備えている。コンデンサ３２は、負電源配線４３２とグランド（ＧＮＤ）との間に設けられている。このように、負電源回路２４よりも近い位置にコンデンサ３２を備えるため、正電圧から負電圧への切り替え時において、ゲート電極の電荷をコンデンサ３２に引き抜いて蓄積することができる。すなわち、負電圧の変動を抑制することができる。
【００６３】
また、コンデンサ３２は、負電源配線４３２のうち、オフ保持回路３１のソース電極と接続点４３２Ｘとの間の部分にコンデンサ３２が接続されている。コンデンサ３２は、負電源回路２４よりも駆動回路２５に近い位置に設けられている。このように、コンデンサ３２は、ＩＧＢＴ２１のゲート電極に対して、より近い位置に配置されているため、負電圧の変動を効果的に抑制することができる。
【００６４】
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。
【００６５】
スイッチング素子２０として、ＲＣ−ＩＧＢＴの例を示したがこれに限定されない。たとえばＭＯＳＦＥＴにも適用することができる。
【００６６】
基板４１の層数は、上記した例に限定されない。
【００６７】
基板４１における配線４３の配置も、上記した例に限定されない。
【００６８】
スイッチング回路１０が、インバータ５に適用される例を示したがこれに限定されない。負荷（誘導性負荷）として、モータ３が備えるステータコイルの例を示したが、これに限定されない。
【００６９】
駆動回路２５が、オフ保持回路３１を有さない構成としてもよい。オフ保持回路３１を有さない構成において、ＭＯＳＦＥＴ２８と負電源回路２４とを繋ぐ負電源配線４３２にコンデンサ３２を設けてもよい。
【００７０】
駆動回路２５の外に接続点４３２Ｘを設ける例を示したが、これに限定されない。駆動回路２５内に接続点４３２Ｘを設けてもよい。
【００７１】
接続点４３２Ｘと負電源回路２４との間の共通配線部分の少なくとも一部を負電源ベタパターン４３２Ｂとする例を示したが、これに限定されない。負電源配線４３２の少なくとも一部に負電源ベタパターン４３２Ｂを有せばよい。たとえばオフ保持回路３１と接続点４３２Ｘと間の部分に、負電源ベタパターン４３２Ｂを設けてもよい。上記したように、オフ保持回路３１側に負電源ベタパターン４３２Ｂを設けると、負電圧の揺らぎ抑制に効果的である。よって、オフ保持回路３１と負電源回路２４との間のみに、負電源ベタパターン４３２Ｂを設けてもよい。また、ＭＯＳＦＥＴ２８と接続点４３２Ｘとの間の部分に、負電源ベタパターン４３２Ｂを設けてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１…電力変換装置、２…直流電源、３…モータ、４…平滑コンデンサ、５…インバータ、６…正極側ライン、７…負極側ライン、８…出力ライン、１０…スイッチング回路、２０…スイッチング素子、２１…ＩＧＢＴ、２２…ＦＷＤ、２３…正電源回路、２４…負電源回路、２５…駆動回路、２６…ＰＷＭ生成回路、２７，２８…ＭＯＳＦＥＴ、２９，３０…抵抗、３１…オフ保持回路、３２…コンデンサ、４０…回路基板、４１…基板、４１ａ…一面、４１ｂ…裏面、４２…絶縁基材、４３…配線、４３０…ゲート配線、４３１…正電源配線、４３１Ｂ…正電源ベタパターン、４３１Ｖ…層間接続部、４３２…負電源配線、４３２Ｂ…負電源ベタパターン、４３２Ｖ…層間接続部、４３２Ｘ…接続点、４３３Ｂ…ＧＮＤベタパターン
【図１】
2020005365.tif 000003
【図２】
2020005365.tif 000004
【図３】
2020005365.tif 000005
【図４】
2020005365.tif 000006
【図５】
2020005365.tif 000007
【図６】
2020005365.tif 000008
【図７】
2020005365.tif 000009
【図８】
2020005365.tif 000010
【図９】
2020005365.tif 000011
【図１０】
2020005365.tif 000012
【図１１】
2020005365.tif 000013