(57)【要約】【課題】半導体モジュールの組付けを簡素化する。【解決手段】半導体モジュール１００は、上アーム１０を構成する上アーム側スイッチ１１と、下アーム２０を構成し上アーム側スイッチ１１に並設された下アーム側スイッチ２１と、上アーム側スイッチ１１の一方側に接合された正電極板１２と、上アーム側スイッチ１１の他方側に接合された第１出力電極板１３と、下アーム側スイッチ２１の一方側に接合された第２出力電極板２３と、下アーム側スイッチ２１の他方側に接合された負電極板２２と、正電極板１２における上アーム側スイッチ１１側の面、及び第２出力電極板２３における下アーム側スイッチ２１側の面に接合された上アーム側コンデンサ１４と、第１出力電極板１３における上アーム側スイッチ１１側の面、及び負電極板２２における下アーム側スイッチ２１側の面に接合された下アーム側コンデンサ２４と、を備える。【選択図】図１
2014120719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上アームを構成する第１半導体素子と、下アームを構成する第２半導体素子と、を具備し、前記第１半導体素子及び前記第２半導体素子が並設された半導体モジュールであって、
前記第１半導体素子の一方側に接合された正電極と、
前記第１半導体素子の他方側に接合された第１出力電極と、
前記第２半導体素子の前記一方側に接合された第２出力電極と、
前記第２半導体素子の前記他方側に接合された負電極と、
前記正電極における前記第１半導体素子側の面、及び前記第２出力電極における前記第２半導体素子側の面に接合された上アーム側コンデンサと、
前記第１出力電極における前記第１半導体素子側の面、及び前記負電極における前記第２半導体素子側の面に接合された下アーム側コンデンサと、を備えた半導体モジュール。
【請求項２】
前記正電極における前記第１半導体素子側の面と、前記第２出力電極における前記第２半導体素子側の面とは、同一平面上に位置されていると共に、
前記第１出力電極における前記第１半導体素子側の面と、前記負電極における前記第２半導体素子側の面とは、同一平面上に位置されている請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記上アーム側コンデンサは、
前記正電極における前記第１半導体素子側の面に接合された第１上アーム側コンデンサと、
前記第２出力電極における前記第２半導体素子側の面に接合された第２上アーム側コンデンサと、を有し、
前記下アーム側コンデンサは、
前記第１出力電極における前記第１半導体素子側の面に接合された第１下アーム側コンデンサと、
前記負電極における前記第２半導体素子側の面に接合された第２下アーム側コンデンサと、を有し、
前記第１上アーム側コンデンサ、前記第２上アーム側コンデンサ、前記第１下アーム側コンデンサ、及び前記第２下アーム側コンデンサを互いに電気的に接続する中間電極をさらに備えた請求項１又は２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記第１出力電極及び前記第２出力電極は、前記半導体モジュール内において互いに電気的に接続されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体素子モジュールでは、ターンオフ等により発生するサージ電圧が高くなると、半導体が損傷するおそれがあることから、当該サージ電圧を抑制することが重要とされている。このような半導体モジュールにおいて発生するサージ電圧は、配線部分の寄生インダクタンスに依存しており、当該寄生インダクタンスが大きくなればなるほど高くなる。よって、サージ電圧を抑制するためには、この寄生インダクタンスを小さくすることが考えられ、具体的には、配線部分の長さを短くすることや配線の断面積を大きくするといった対応が考えられるが、これら物理的サイズの変更には限界がある。
【０００３】
そこで、従来、発生したサージ電圧を吸収するためのコンデンサを内蔵した半導体モジュールが知られている。例えば特許文献１には、２つの電極板（導体部材）により半導体素子（半導体チップ）が挟持され、これら電極板間にサージ電圧を吸収するためのコンデンサが立設されるように配置された構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８９１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記半導体素子モジュールでは、前述のように、電極板間においてコンデンサが立てられた状態で接合されていることから、当該コンデンサと半導体素子との高さ調整が複雑になるおそれがあり、半導体モジュールの組付けが複雑化するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の実情を鑑みてなされたものであり、組付けを簡素化することができる半導体モジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体モジュールは、上アームを構成する第１半導体素子と、下アームを構成する第２半導体素子と、を具備し、第１半導体素子及び第２半導体素子が並設された半導体モジュールであって、第１半導体素子の一方側に接合された正電極と、第１半導体素子の他方側に接合された第１出力電極と、第２半導体素子の一方側に接合された第２出力電極と、第２半導体素子の他方側に接合された負電極と、正電極における第１半導体素子側の面、及び第２出力電極における第２半導体素子側の面に接合された上アーム側コンデンサと、第１出力電極における第１半導体素子側の面、及び負電極における第２半導体素子側の面に接合された下アーム側コンデンサと、を備え、正電極における第１半導体素子側の面と、第２出力電極における第２半導体素子側の面とは、同一平面上に位置されていると共に、第１出力電極における第１半導体素子側の面と、負電極における第２半導体素子側の面とは、同一平面上に位置されている。
【０００８】
この半導体モジュールでは、正電極における第１半導体素子側と第２出力電極における第２半導体素子側とに、上アーム側コンデンサの被接合部が配置されることになり、よって、第１半導体素子及び第２半導体素子の実装とともに、上アーム側コンデンサを一括して接合できる。また、第１出力電極における第１半導体素子側と負電極における第２半導体素子側とに、下アーム側コンデンサの被接合部が配置されることとなり、よって、第１半導体素子及び第２半導体素子の実装とともに、下アーム側コンデンサを一括して接合できる。従って、半導体モジュールの組付けを簡素化することが可能となる。
【０００９】
また、上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、正電極における第１半導体素子側の面と、第２出力電極における第２半導体素子側の面とは、同一平面上に位置されていると共に、第１出力電極における第１半導体素子側の面と、負電極における第２半導体素子側の面とは、同一平面上に位置されている構成が挙げられる。
【００１０】
また、上アーム側コンデンサは、正電極における第１半導体素子側の面に接合された第１上アーム側コンデンサと、第２出力電極における第２半導体素子側の面に接合された第２上アーム側コンデンサと、を有し、下アーム側コンデンサは、第１出力電極における第１半導体素子側の面に接合された第１下アーム側コンデンサと、負電極における第２半導体素子側の面に接合された第２下アーム側コンデンサと、を有し、第１上アーム側コンデンサ、第２上アーム側コンデンサ、第１下アーム側コンデンサ、及び第２下アーム側コンデンサを互いに電気的に接続する中間電極をさらに備えていてもよい。この場合、第１又は第２半導体素子の直近に各コンデンサが配置されるように回路を構成でき、サージ電圧を効果的に低減することが可能となる。
【００１１】
また、第１出力電極及び第２出力電極は、半導体モジュール内において互いに電気的に接続されていてもよい。この場合、例えば第１出力電極及び第２出力電極を繋ぐ配線部分の寄生インダクタンスを小さくでき、サージ電圧の低減へ及ぶ悪影響を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、半導体モジュールの組付けを簡素化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る半導体モジュールの断面図である。
【図２】図１に示す半導体モジュールの等価回路を示す図である。
【図３】図１に示す半導体モジュールの実装工程を示す図である。
【図４】図３に示す半導体モジュールの実装工程の変形例を示す図である。
【図５】第２実施形態に係る半導体モジュールの断面図である。
【図６】図４に示す半導体モジュールの等価回路を示す図である。
【図７】図４に示す半導体モジュールの実装工程を示す図である。
【図８】図７に示す半導体モジュールの実装工程の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、「上面」「下面」の語は、図示する状態に基づくものであり、便宜的なものである。
【００１５】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係る半導体モジュールの具体的構成について説明する。図１は、本実施形態に係る半導体モジュールの断面図である。図１に示すように、半導体モジュール１００は、上アーム１０を構成する要素として、上アーム側（上相）スイッチ（第１半導体素子）１１と、正電極板１２と、第１出力電極板１３と、上アーム側コンデンサ１４と、を備えている。また、半導体モジュール１００は、下アーム２０を構成する要素として、下アーム側（下相）スイッチ（第２半導体素子）２１と、負電極板２２と、第２出力電極板２３と、下アーム側コンデンサ２４と、を備えている。
【００１６】
上アーム側スイッチ１１及び下アーム側スイッチ２１は、半導体モジュール１００のスイッチング素子として機能し、例えばＩＧＢＴ素子やＩＧＢＴ素子に逆並列で接続されたダイオード素子を含んで構成されている。上アーム側スイッチ１１の上面１１ａは、第１出力電極板１３に、半田１ａを介して接合されている。また、上アーム側スイッチ１１の下面１１ｂは、正電極板１２に、半田１ａを介して接合されている。すなわち、上アーム側スイッチ１１は、正電極板１２及び第１出力電極板１３の間に挟み込まれるように配置され、実装されている。
【００１７】
下アーム側スイッチ２１の上面２１ａは、負電極板２２に、半田１ａを介して接合されている。また、下アーム側スイッチ２１の下面２１ｂは、第２出力電極板２３に、半田１ａを介して接合されている。すなわち、下アーム側スイッチ２１は、負電極板２２及び第２出力電極板２３の間に挟み込まれるように配置され、実装されている。また、上アーム側スイッチ１１及び下アーム側スイッチ２１は、互いに同じ向き（同一方向）で並設されている。つまり、上アーム側スイッチ１１又は下アーム側スイッチ２１のいずれか一方は、他方に対して、ひっくり返らずに実装されている。
【００１８】
正電極板１２、負電極板２２、第１出力電極板１３及び第２出力電極板２３は、例えば銅やアルミニウム等の材質からなり、板状に形成されている。正電極板１２及び第２出力電極板２３は、その断面形状が矩形を呈している。
【００１９】
正電極板１２の上面１２ａは、上アーム側スイッチ１１の下面１１ｂに、半田１ａを介して接合されている。第２出力電極板２３の上面２３ａは、下アーム側スイッチ２１の下面２１ｂに、半田１ａを介して接合されている。そして、正電極板１２の上面１２ａ及び第２出力電極板２３の上面２３ａが同一平面上に位置するように、正電極板１２及び第２出力電極板２３が互いに隣接して配置されている。また、上面１２ａ及び上面２３ａには、上アーム側コンデンサ１４が接合され、平面実装されている。なお、上アーム側コンデンサ１４の詳細な構成については、後述する。
【００２０】
負電極板２２は、断面形状が矩形の本体部２２１と、本体部２２１の下面２２１ｂに設けられた凸部２２２とを有している。また、第１出力電極板１３は、断面形状が矩形の本体部１３１と、本体部１３１の下面１３１ｂに設けられた凸部１３２とを有している。凸部２２２は、負電極板２２と下アーム側スイッチ２１との間隔を確保するためのものであり、下面２２１ｂにおいて下アーム側スイッチ２１に向かって突出するように配設されている。また、凸部１３２は、第１出力電極板１３と上アーム側スイッチ１１との間隔を確保するためのものであり、下面１３１ｂにおいて上アーム側スイッチ１１に向かって突出するように配設されている。
【００２１】
負電極板２２の凸部２２２の下面２２２ｂは、下アーム側スイッチ２１の上面２１ａに、半田１ａを介して接合されている。第１出力電極板１３の凸部１３２の下面１３２ｂは、上アーム側スイッチ１１の上面１１ａに、半田１ａを介して接合されている。そして、負電極板２２における本体部２２１の下面２２１ｂ及び第１出力電極板１３における本体部１３１の下面１３１ｂが同一平面上に位置するように、負電極板２２及び第１出力電極板１３が互いに隣接して配置されている。また、下面２２１ｂ及び下面１３１ｂには、下アーム側コンデンサ２４が接合され、平面実装されている。なお、下アーム側コンデンサ２４の詳細な構成については、後述する。
【００２２】
また、第１出力電極板１３及び第２出力電極板２３は、半導体モジュール１００内で互いに電気的に接続されており、同電位とされている。なお、これら第１出力電極板１３及び第２出力電極板２３は、半導体モジュール１００の外部で接続されるようにしてもよい。
【００２３】
上アーム側コンデンサ１４及び下アーム側コンデンサ２４は、半導体モジュール１００で発生したサージ電圧を低減するためのスナバコンデンサである。コンデンサ１４，２４としては、例えば、セラミックコンデンサやフィルムコンデンサ等が適用される。また、コンデンサ１４，２４の形状は、その断面が矩形を呈しており、表面実装型とされている。
【００２４】
上アーム側コンデンサ１４は、誘電体によって分離された正極１４１及び負極１４２を含んでいる。正極１４１の下面１４１ｂは、正電極板１２の上面１２ａに接合されている。よって、正電極板１２に対する正極１４１の被接合面としての下面１４１ｂは、正電極板１２において上アーム側スイッチ１１が実装されている上面１２ａ側に位置され、ここでは、当該上面１２ａと同一面にされている。
【００２５】
負極１４２の下面１４２ｂは、第２出力電極板２３の上面２３ａに接合されている。よって、第２出力電極板２３に対する負極１４２の被接合面としての下面１４２ｂは、第２出力電極板２３において下アーム側スイッチ２１が実装されている上面２３ａ側に位置され、ここでは、当該上面２３ａと同一面にされている。
【００２６】
下アーム側コンデンサ２４は、誘電体によって分離された正極２４１及び負極２４２を含んでいる。正極２４１の上面２４１ａは、第１出力電極板１３における本体部１３１の下面１３１ｂに接合されている。よって、第１出力電極板１３に対する正極２４１の被接合面としての上面２４１ａは、第１出力電極板１３において上アーム側スイッチ１１が実装されている下面１３２ｂ側に位置されている。
【００２７】
負極２４２の上面２４２ａは、負電極板２２における本体部２２１の下面２２１ｂに接合されている。よって、負電極板２２に対する負極２４２の被接合面としての上面２４２ａは、負電極板２２において下アーム側スイッチ２１が実装されている下面２２２ｂ側に位置されている。
【００２８】
図２は、本実施形態に係る半導体モジュール１００の等価回路を示す図である。半導体モジュール１００は、上アーム１０と下アーム２０とが直列接続された構成となっている。この半導体モジュール１００では、例えば制御信号の入力によって上アーム側スイッチ１１又は下アーム側スイッチ２１がオンオフされることにより、供給電力を制御することが可能である。
【００２９】
次に、本実施形態に係る半導体モジュール１００の実装工程を説明する。図３は、本実施形態に係る半導体モジュール１００の実装工程を示す図である。まず、図３（Ａ）に示すように、正電極板１２の上面１２ａ及び第２出力電極板２３の上面２３ａが同一平面上に位置するように、正電極板１２及び第２出力電極板２３を隣接して配置する。なお、両者を同一フレームとして形成し、一の固定部品としてもよい。
【００３０】
続いて、図３（Ｂ）に示すように、正電極板１２、上アーム側スイッチ１１、下アーム側スイッチ２１、及び上アーム側コンデンサ１４を、一括接合する。具体的には、正電極板１２の上面１２ａに、上アーム側スイッチ１１の下面１１ｂを、半田１ａを介して接合する。また、第２出力電極板２３の上面２３ａに、下アーム側スイッチ２１の下面２１ｂを、半田１ａを介して接合する。これと共に、正電極板１２の上面１２ａに、上アーム側コンデンサ１４における正極１４１の下面１４１ｂを、半田１ｂを介して接合する。また、第２出力電極板２３の上面２３ａに、上アーム側コンデンサ１４における負極１４２の下面１４２ｂを、半田１ｂを介して接合する。
【００３１】
続いて、図３（Ｃ）に示すように、第１出力電極板１３における本体部１３１の下面１３１ｂ及び負電極板２２における本体部２２１の下面２２１ｂが同一平面上に位置するように、第１出力電極板１３及び負電極板２２を隣接して配置する。なお、両者を同一フレームとして形成し、一の固定部品としてもよい。
【００３２】
そして、隣接して配置した第１出力電極板１３及び負電極板２２と、下アーム側コンデンサ２４と、図３（Ｂ）に示す工程で接合した上述の構成とを、一括接合する。具体的には、第１出力電極板１３における凸部１３２の下面１３２ｂに、上アーム側スイッチ１１の上面１１ａを、半田１ａを介して接合する。また、負電極板２２における凸部２２２の下面２２２ｂに、下アーム側スイッチ２１の上面２１ａを、半田１ａを介して接合する。これと共に、第１出力電極板１３における本体部１３１の下面１３１ｂに、下アーム側コンデンサ２４における正極２４１の上面２４１ａを、半田１ｂを介して接合する。また、負電極板２２における本体部２２１の下面２２１ｂに、下アーム側コンデンサ２４における負極２４２の上面２４２ａを、半田１ｂを介して接合する。このようにして、上アーム側コンデンサ１４又は下アーム側コンデンサ２４を平面実装することにより、図３（Ｄ）に示すように、本実施形態における半導体モジュール１００が完成する。
【００３３】
以上、本実施形態に係る半導体モジュール１００では、上アーム側コンデンサ１４の被接合面は、正電極板１２において上アーム側スイッチ１１が実装されている側及び第２出力電極板２３において下アーム側スイッチ２１が実装されている側に位置されている。よって、上アーム側スイッチ１１及び下アーム側スイッチ２１の実装とともに、上アーム側コンデンサ１４を一括して接合することができる。また、下アーム側コンデンサ２４の被接合面は、第１出力電極板１３において上アーム側スイッチ１１が実装されている側及び負電極板２２において下アーム側スイッチ２１が実装されている側に位置されている。よって、上アーム側スイッチ１１及び下アーム側スイッチ２１の実装とともに、下アーム側コンデンサ２４を一括して接合することができる。従って、本実施形態に係る半導体モジュール１００によれば、その組付けを簡素化することが可能となる。
【００３４】
また、本実施形態に係る半導体モジュール１００の構成によれば、正電極板１２及び第１出力電極板１３における間隔調整は、第１出力電極板１３と上アーム側スイッチ１１との間隔調整や、正電極板１２と上アーム側スイッチ１１との間隔調整だけで足りる。同様にして、負電極板２２及び第２出力電極板２３の間における高さ調整は、負電極板２２と下アーム側スイッチ２１との間隔調整や、第２出力電極板２３と下アーム側スイッチ２１との間隔調整だけで足りる。よって、この点においても、半導体モジュール１００の組付けを簡素化することが可能となる。
【００３５】
また、本実施形態では、各電極板１２，１３，２２，２３において、上アーム側スイッチ１１及び下アーム側スイッチ２１の実装面の反対面には、何も実装されていない。このため、当該反対面を利用して冷却し、発熱した半導体モジュール１００の放熱を促進することも可能となる。
【００３６】
図４は、図３の実施工程における変形例を示す図である。図４に示すように、本実施形態では、予め溶接等で正電極板１２及び第２出力電極板２３に上アーム側コンデンサ１４を平面実装させておき、これを一つの部材として構成してもよい。この場合、実装工程をより簡素化することができる。また、負電極板２２及び第１出力電極板１３についても同様に、下アーム側コンデンサ２４を予め平面実装させて一つの部材として構成してもよい。
【００３７】
なお、本実施形態に係る半導体モジュール１００においては、第１出力電極板１３及び第２出力電極板２３が半導体モジュール１００の内部で接続されていることにより、図２中の破線枠部の寄生インダクタンス分のデメリットを非常に小さくできる。ちなみに、図３（Ｂ）において、上アーム側コンデンサ１４の接合に使用する半田１ｂは、図３（Ｃ）に示す２回目の接合時の温度で溶融しない材料を用いるのが好ましい。
【００３８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００３９】
図５は、本発明の第２実施形態に係る半導体モジュールの断面図である。本実施形態の半導体モジュール２００が上記半導体モジュール１００と異なる点は、第１上アーム側コンデンサ１５及び第２上アーム側コンデンサ１６と、第１下アーム側コンデンサ２５及び第２下アーム側コンデンサ２６と、第１〜第３中間電極板４１，４２，４３と、を備えた点である。
【００４０】
本実施形態の半導体モジュール２００においては、正電極板１２に第１上アーム側コンデンサ１５が、第２出力電極板２３に第２上アーム側コンデンサ１６がそれぞれ接合され、平面実装されている。また、負電極板２２に第１下アーム側コンデンサ２５が、第２出力電極板１３に第２下アーム側コンデンサ２６がそれぞれ接合され、平面実装されている。そして、当該４つのコンデンサ１５，１６，２５，２６は、第１〜第３の中間電極板４１，４２，４３を介して互いに電気的に接続されている。
【００４１】
第１上アーム側コンデンサ１５、第２上アーム側コンデンサ１６、第１下アーム側コンデンサ２５、及び第２下アーム側コンデンサ２６は、サージ電圧低減用のスナバコンデンサである。第１上アーム側コンデンサ１５及び第２上アーム側コンデンサ１６は、第１中間電極板４１及び第２中間電極板４２を介して互いに直列に接続されている。また、第１下アーム側コンデンサ２５及び第２下アーム側コンデンサ２６は、第１中間電極板４１及び第３中間電極板４３を介して互いに直列に接続されている。
【００４２】
第１上アーム側コンデンサ１５は、誘電体によって分離された正極１５１及び負極１５２を含んでいる。正極１５１の下面１５１ｂは、正電極板１２の上面１２ａに接合されている。また、負極１５２の上面１５２ａは第１中間電極板４１の下面４１ｂに接合され、負極１５２の下面１５２ｂは第２中間電極板４２の上面４２ａに接合されている。
【００４３】
第２上アーム側コンデンサ１６は、誘電体によって分離された正極１６１及び負極１６２を含んでいる。負極１６２の下面１６２ｂは、第２出力電極板２３の上面２３ａに接合されている。また、正極１６１の上面１６１ａは第１中間電極板４１の下面４１ｂに接合され、正極１６１の下面１６１ｂは第２中間電極板４２の上面４２ａに接合されている。
【００４４】
第１下アーム側コンデンサ２５は、誘電体によって分離された正極２５１及び負極２５２を含んでいる。負極２５２の上面２５２ａは、負電極板２２における本体部２２１の下面２２１ｂに接合されている。また、正極２５１の上面２５１ａは第３中間電極板４３の下面４３ｂに接合され、正極２５１の下面２５１ｂは第１中間電極板４１の上面４１ａに接合されている。
【００４５】
第２下アーム側コンデンサ２６は、誘電体によって分離された正極２６１及び負極２６２を含んでいる。正極２６１の上面２６１ａは、第１出力電極板１３における本体部１３１の下面１３１ｂに接合されている。また、負極２６２の上面２６２ａは第３中間電極板４３の下面４３ｂに接合され、負極２６２の下面２６２ｂは第１中間電極板４１の上面４１ａに接合されている。
【００４６】
第１〜第３中間電極板４１，４２，４３は、例えば銅やアルミニウム等の材質からなり、板状に形成され、その断面形状が矩形を呈している。第１中間電極板４１の下面４１ｂは、第１上アーム側コンデンサ１５における負極１５２の上面１５２ａ及び第２上アーム側コンデンサ１６における正極１６１の上面１６１ａに接合されている。また、第１中間電極板４１の上面４１ａは、第１下アーム側コンデンサ２５における正極２５１の下面２５１ｂ及び第２下アーム側コンデンサ２６における負極２６２の下面２６２ｂに接合されている。
【００４７】
第２中間電極板４２の上面４２ａは、第１上アーム側コンデンサ１５における負極１５２の下面１５２ｂ及び第２上アーム側コンデンサ１６における正極１６１の下面１６１ｂに接合されている。第３中間電極板４３の下面４３ｂは、第１下アーム側コンデンサ２５における正極２５１の上面２５１ａ及び第２下アーム側コンデンサ２６における負極２６２の上面２６２ａに接合されている。
【００４８】
図６は、本実施形態に係る半導体モジュール２００の等価回路を示す図である。図６に示すように、半導体モジュール２００の等価回路が上記第１実施形態における等価回路と異なる点は、上アーム１０を構成する第１上アーム側コンデンサ１５及び第２上アーム側コンデンサ１６と、下アーム２０を構成する第１下アーム側コンデンサ２５及び第２下アーム側コンデンサ２６とを備えた点である。
【００４９】
第１上アーム側コンデンサ１５及び第２上アーム側コンデンサ１６は、回路の正〜出力間において直列に接続されている。また、第１下アーム側コンデンサ２５及び第２下アーム側コンデンサ２６は、負〜出力間において直列に接続されている。また、第１上アーム側コンデンサ１５及び第１下アーム側コンデンサ２５は、正〜負間において直列に接続されている。
【００５０】
また、この半導体モジュール２００の等価回路では、第１上アーム側コンデンサ１５及び第２上アーム側コンデンサ１６が、ともに上アーム側スイッチ１１の直近に配置されている。同様に、第１下アーム側コンデンサ２５及び第２下アーム側コンデンサ２６が、ともに下アーム側スイッチ２１の直近に配置されている。
【００５１】
次に、本実施形態に係る半導体モジュール２００の実装工程を説明する。図７は、本実施形態に係る半導体モジュール２００の実装工程を示す図である。まず、図７（Ａ）に示すように、正電極板１２の上面１２ａ、第２出力電極板２３の上面２３ａ、及び第２中間電極板４２の上面４２ａが同一平面上に位置するように、正電極板１２、第２出力電極板２３、及び第２中間電極板４２を隣接して配置する。なお、これらを同一フレームとして形成し、一の固定部品としてもよい。
【００５２】
そして、正電極板１２及び第２出力電極板２３と、上アーム側スイッチ１１と、下アーム側スイッチ２１と、第１上アーム側コンデンサ１５と、第２上アーム側コンデンサ１６とを一括接合する。また、これに併せ、第２中間電極板４２を接合する。
【００５３】
具体的には、第２中間電極板４２の上面４２ａに、第１上アーム側コンデンサ１５における負極１５２の下面１５２ｂを、半田１ｃを介して接合する。また、第２中間電極板４２の上面４２ａに、第２上アーム側コンデンサ１６における正極１６１の下面１６１ｂを、半田１ｃを介して接合する。
【００５４】
続いて、図７（Ｂ）に示すように、第１出力電極板１３における本体部１３１の下面１３１ｂ、負電極板２２における本体部２２１の下面２２１ｂ、及び第３中間電極板４３の下面４３ｂが同一平面上に位置するように、第１出力電極板１３、負電極板２２、及び第３中間電極板４３を隣接して配置する。なお、これらを同一フレームとして形成し、一の固定部品としてもよい。
【００５５】
そして、第１出力電極板１３及び負電極板２２と、第１下アーム側コンデンサ２５と、第２下アーム側コンデンサ２６と、図７（Ａ）に示す工程で接合した上述の構成とを、一括接合する。また、これに併せ、第１中間電極板４１及び第３中間電極板４３を接合する。
【００５６】
具体的には、第１中間電極板４１の上面４１ａに、第１下アーム側コンデンサ２５における負極２５２の下面２５２ｂ及び第２下アーム側コンデンサ２６における正極２６１の下面２６１ｂを、半田１ｃを介して接合する。また、第１中間電極板４１の下面４１ｂに、第１上アーム側コンデンサ１５における負極１５２の上面１５２ａ及び第２上アーム側コンデンサ１６における正極１６１の上面１６１ａを、半田１ｃを介して接合する。
【００５７】
さらに、第３中間電極板４３の下面４３ｂに、第１下アーム側コンデンサ２５における負極２５２の上面２５２ａ及び第２下アーム側コンデンサ２６における正極２６１の上面２６１ａを、半田１ｃを介して接合する。このようにして、各コンデンサ１５，１６，２５，２６をそれぞれ平面実装することにより、図７（Ｃ）に示すような半導体モジュール２００が完成する。
【００５８】
以上、本実施形態に係る半導体モジュール２００においても、上記第１実施形態と同様に、その組付けを簡素化することが可能である。また、本実施形態では、第１中間電極板４１の厚さを調整することにより、上述の高さ調整を行うことができる。よって、コンデンササイズをカスタマイズすることなく、汎用のコンデンサをそのまま利用でき、半導体モジュール２００の組付けをより簡素化することが可能となる。
【００５９】
また、本実施形態によれば、上述したように、上アーム側スイッチ１１の直近に各コンデンサ１５，１６が配置され、且つ下アーム側スイッチ２１の直近に各コンデンサ２５，２６が配置されるように回路を構成できる。このため、サージ電圧を効果的に低減することが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態による回路構成においては、正〜出力間には第１上アーム側コンデンサ１５及び第２上アーム側コンデンサ１６を、負〜出力間には第１下アーム側コンデンサ２５及び第２下アーム側コンデンサ２６を、正〜負間には第１上アーム側コンデンサ１５及び第１下アーム側コンデンサ２５を、それぞれ直列で配置させることができる。このため、いずれかのコンデンサ１つがショート故障した場合であっても、このショート故障と同時に高圧ショートが発生するのを防ぐことができる。
【００６１】
また、第１中間電極板４１の電位をモニタリングすることで、４つのコンデンサ１５，１６，２５，２６のうちいずれかが故障した場合でもこれを精度よく検知できるため、高信頼性なシステムを構築することが可能となる。具体的には、故障が生じていない通常時、各コンデンサ１５，１６，２５，２６の寄生抵抗が全て同一であると仮定した場合、第１中間電極板４１の電位は、正〜負間の電位の１／２となる。一方、各コンデンサ１５，１６，２５，２６のうちいずれかのコンデンサがショートすると、第１中間電極板４１の電位が正電極板１２、負電極板２２、も第１出力電極板１３、若しくは第２出力電極板２３における電位と等しくなる。このため、第１中間電極板４１の電位をモニタリングすることにより、高圧ショート発生前にコンデンサ１つの故障が生じていることを検知することができ、信頼性の高い半導体モジュール２００を提供することが可能となる。
【００６２】
図８は、図７の実施工程における変形例を示す図である。図８に示すように、本実施形態では、正電極板１２、第２出力電極板２３、及び第２中間電極板４２に対し、第１上アーム側コンデンサ１５及び第２上アーム側コンデンサ１６を予め溶接等で平面実装させておき、これを一つの部材として構成してもよい。この場合、実装工程をより簡素化することができる。なお、負電極板２２、第１出力電極板１３、及び第３中間電極板４３についても同様に、第１下アーム側コンデンサ２５及び第２下アーム側コンデンサ２６を予め平面実装させておき、これを一つの部材として構成してもよい。
【００６３】
このように、当該４つのコンデンサ１５，１６，２５，２６をそれぞれ予め平面接合させておくことにより、その後の実装工程をより簡素化することができる。具体的には、図７（Ｂ）に示す工程において、上述の予め平面接合させてなる構成を、第１中間電極板４１を介して接合させるだけで、本実施形態に係る半導体モジュール２００を完成することができる。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００６５】
例えば、上記実施形態における「同一平面」とは、完全同一平面だけでなく略同一面を含むものであり、例えば寸法公差や製造上の誤差等によるばらつきを含むものである。
【００６６】
また、各電極板１２，１３，２２，２３，４１，４２，４３の外形は種々の形状としてもよい。例えば、上記実施形態においては、第１出力電極板１３及び負電極板２２は凸部１３２，２２２を有する形状としたが、当該凸部１３２，２２２を有さなくてもよい。この場合、正電極板１２と上アーム側スイッチ１１との間や、第１出力電極板１３と上アーム側スイッチ１１との間において、間隔を確保するためのスペーサを設けてもよい。或いは、負電極板２２と下アーム側スイッチ２１との間や、第２出力電極板２３と下アーム側スイッチ２１との間において、間隔を確保するためのスペーサを設けてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１００，２００…半導体モジュール、１０…上アーム、２０…下アーム、１１…上アーム側スイッチ（第１半導体素子）、２１…下アーム側スイッチ（第２半導体素子）、１２…正電極板、１３…第１出力電極板、２２…負電極板、２３…第２出力電極板、１４…上アーム側コンデンサ、２４…下アーム側コンデンサ、１５…第１上アーム側コンデンサ、１６…第２上アーム側コンデンサ、２５…第１下アーム側コンデンサ、２６…第２下アーム側コンデンサ、４１…第１中間電極板（中間電極）、４２…第２中間電極板（中間電極）、４３…第３中間電極板（中間電極）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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