(57)【要約】      （修正有）【課題】電力変換装置用パワーモジュール及び電力変換装置に係り、スナバコンデンサの実装をスイッチング素子及びダイオード素子の双方と比較的短距離で実現する手段を提供する。【解決手段】スイッチング素子６０、６６と、ダイオード素子６２、６４と、を有する電力変換装置を構成するパワーモジュール１０は、表面上に、互いに直列接続されるスイッチング素子とダイオード素子とが互いに隣接して載置される導電性基板７２、７３と、スイッチング素子の、導電性基板への載置面とは反対側の面上に載置され、直流電源に電気的に接続される第１の接続端子８２、１１０と、ダイオード素子の、導電性基板への載置面とは反対側の面上に載置され、直流電源に電気的に接続される第２の接続端子８８、１１６と、両電極が第１の接続端子及び第２の接続端子に電気的に接続されるスナバコンデンサ６８、７０と、を備える。【選択図】図３
2014072423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子と、ダイオード素子と、を有する電力変換装置を構成するパワーモジュールであって、
表面上に、互いに直列接続される前記スイッチング素子と前記ダイオード素子とが互いに隣接して載置される導電性基板と、
前記スイッチング素子の、前記導電性基板への載置面とは反対側の面上に載置され、直流電源に電気的に接続される第１の接続端子と、
前記ダイオード素子の、前記導電性基板への載置面とは反対側の面上に載置され、前記直流電源に電気的に接続される第２の接続端子と、
両電極が前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子に電気的に接続されるスナバコンデンサと、
を備えることを特徴とする電力変換装置用パワーモジュール。
【請求項２】
前記スナバコンデンサは、前記第１の接続端子と前記第２の接続端子との間に配置されることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置用パワーモジュール。
【請求項３】
前記直流電源の一方側端子と前記第１の接続端子及び／又は前記第２の接続端子とを電気的に接続させる第１のバスバーと、
前記直流電源の他方側端子と前記第２の接続端子及び／又は前記第１の接続端子とを電気的に接続させる第２のバスバーと、
を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の電力変換装置用パワーモジュール。
【請求項４】
互いに直列接続される前記スイッチング素子と前記ダイオードとからなるセルは、同一平面上に複数組並んで配置されると共に、該複数組のセルには、前記スイッチング素子及び前記ダイオードの極性が互いに反転するものが混在し、
前記第１のバスバーは、前記直流電源の一方側端子と一方の極性の前記セル側の前記第１の接続端子及び他方の極性の前記セル側の前記第２の接続端子とを電気的に接続させ、かつ、
前記第２のバスバーは、前記直流電源の他方側端子と一方の極性の前記セル側の前記第２の接続端子及び他方の極性の前記セル側の前記第１の接続端子とを電気的に接続させることを特徴とする請求項３記載の電力変換装置用パワーモジュール。
【請求項５】
前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子は、前記導電性基板からの積層方向の高さ寸法が互いに異なるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の電力変換装置用パワーモジュール。
【請求項６】
前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子はそれぞれ、略Ｕ字型に形成され、
前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子それぞれの略Ｕ字型の上部延在部の上面には、前記直流電源に電気的に接続されるバスバーが載置されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の電力変換装置用パワーモジュール。
【請求項７】
前記スナバコンデンサは、前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子それぞれの略Ｕ字型の下部延在部の上面に載置されることを特徴とする請求項６記載の電力変換装置用パワーモジュール。
【請求項８】
前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子は、略Ｕ字型の開口部同士が互いに対向するように配置されることを特徴とする請求項７記載の電力変換装置用パワーモジュール。
【請求項９】
前記スイッチング素子、前記ダイオード素子、前記第１の接続端子、前記第２の接続端子、及び前記スナバコンデンサはそれぞれ、半田にて接合されることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項記載の電力変換装置用パワーモジュール。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項記載の電力変換装置用パワーモジュールにて構成される三相インバータを備える電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置用パワーモジュール及び電力変換装置に係り、特に、スイッチング素子と、ダイオード素子と、を有する電力変換装置を構成する電力変換装置用パワーモジュール及び電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチング素子と、ダイオード素子と、を有する電力変換装置を構成するパワーモジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。このパワーモジュールにて構成される電力変換装置において、スイッチング素子とダイオード素子とは互いに直列接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０２４９４７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、インバータや昇圧コンバータなどの電力変換装置により駆動されるモータなどの制御性を向上させるためには、電力変換装置のスイッチング素子のスイッチング速度を上昇させることが有効であるが、そのスイッチング速度が上昇すると、サージ電圧が増加してしまう。サージ電圧を抑制するためには、電力変換装置にスナバコンデンサを配置することが有効である。しかし、上記した特許文献１記載の電力変換装置では、スナバコンデンサが実装されていないので、サージ電圧を抑制することが困難である。また一方、スナバコンデンサが実装されていても、そのスナバコンデンサが、直列接続されるスイッチング素子とダイオード素子とに近接配置されていなければ、サージ電圧の抑制にあまり効果が無い。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、スナバコンデンサの実装をスイッチング素子及びダイオード素子の双方と比較的短距離で実現することが可能な電力変換装置用パワーモジュール及び電力変換装置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】
【０００６】
上記の目的は、スイッチング素子と、ダイオード素子と、を有する電力変換装置を構成するパワーモジュールであって、表面上に、互いに直列接続される前記スイッチング素子と前記ダイオード素子とが互いに隣接して載置される導電性基板と、前記スイッチング素子の、前記導電性基板への載置面とは反対側の面上に載置され、直流電源に電気的に接続される第１の接続端子と、前記ダイオード素子の、前記導電性基板への載置面とは反対側の面上に載置され、前記直流電源に電気的に接続される第２の接続端子と、両電極が前記第１の接続端子及び前記第２の接続端子に電気的に接続されるスナバコンデンサと、を備える電力変換装置用パワーモジュールにより達成される。
【０００７】
また、上記の目的は、上記電力変換装置用パワーモジュールにて構成される三相インバータを備える電力変換装置により達成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スナバコンデンサの実装をスイッチング素子及びダイオード素子の双方と比較的短距離で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例である電力変換装置用パワーモジュールにて構成される電力変換装置を備えるシステム全体の回路構成図である。
【図２】本発明の一実施例の電力変換装置用パワーモジュールの有するセルの回路構成図である。
【図３】本発明の一実施例の電力変換装置用パワーモジュールの有するセルの断面構造図である。
【図４】本発明の一実施例の電力変換装置用パワーモジュールの分解構成図である。
【図５】図４に示す電力変換装置用パワーモジュールの全体構成図である。
【図６】本発明の変形例である電力変換装置用パワーモジュールの有するセルの断面構造図である。
【図７】本発明の電力変換装置用パワーモジュールの有する２つの接続端子同士の向きを表した図である。
【図８】本発明の変形例である電力変換装置用パワーモジュールの有するセルの断面構造図である。
【図９】本発明の変形例である電力変換装置用パワーモジュールの有するセルの断面構造図である。
【図１０】本発明の変形例である電力変換装置用パワーモジュールの分解構成図である。
【図１１】図１０に示す電力変換装置用パワーモジュールの全体構成図である。
【図１２】本発明の変形例である電力変換装置用パワーモジュールの分解構成図である。
【図１３】図１２に示す電力変換装置用パワーモジュールの全体構成図である。
【図１４】本発明の変形例である電力変換装置用パワーモジュールの分解構成図である。
【図１５】図１４に示す電力変換装置用パワーモジュールの全体構成図である。
【図１６】本発明の変形例である電力変換装置用パワーモジュールにて構成される電力変換装置を備えるシステム全体の回路構成図である。
【図１７】本発明の変形例である電力変換装置用パワーモジュールにて構成される電力変換装置を備えるシステム全体の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて、本発明に係る電力変換装置用パワーモジュール及び電力変換装置の具体的な実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例である電力変換装置用パワーモジュール１０にて構成される電力変換装置１２を備えるシステム全体の回路構成図を示す。本実施例のシステムは、例えば、回転電機を駆動源とするハイブリッド自動車や電気自動車などに搭載されるシステムであって、電力変換を行うモータ制御装置などに適用されるシステムである。本実施例のシステムは、直流電源１４と、昇圧コンバータ１６と、インバータ１８と、モータ２０と、を備えている。昇圧コンバータ１６及びインバータ１８はそれぞれ、電力変換を行う電力変換装置１２である。
【００１２】
直流電源１４は、所定の直流電圧を出力可能な例えば車載バッテリなどである。直流電源１４には、昇圧コンバータ１６が電気的に接続されている。昇圧コンバータ１６は、コイル２２と、２つのスイッチング素子２４，２６と、２つのダイオード素子２８，３０と、平滑コンデンサ３２と、を有し、これらの各素子２２〜３２を用いて、直流電源１４から供給される直流電圧を所定の電圧まで昇圧する回路である。
【００１３】
２つのスイッチング素子２４，２６は、所定のＰ端子と直流電源１４の−側端子（Ｎ端子）との間に互いに直列接続されている。また、２つのダイオード素子２８，３０は、上記のＰ端子と上記のＮ端子との間に互いに直列接続されている。２つのスイッチング素子２４，２６の中点（接触点）と２つのダイオード素子２８，３０の中点（接触点）とは、互いに電気的に接続されており、一端が直流電源１４の＋側端子に接続されるコイル２２の他端に電気的に接続されている。また、平滑コンデンサ３２は、上記のＰ端子と上記のＮ端子とに接続されている。
【００１４】
すなわち、スイッチング素子２４とダイオード素子２８とは、互いに並列接続されており、また、スイッチング素子２６とダイオード素子３０とは、互いに並列接続されている。更に、スイッチング素子２４とダイオード素子３０とは、上記のＰ端子と上記のＮ端子との間に互いに直列接続されており、また、ダイオード素子２８とスイッチング素子２６とは、上記のＰ端子と上記のＮ端子との間に互いに直列接続されている。昇圧コンバータ１６は、２つのスイッチング素子２４，２６がそれぞれ交互にオン／オフされることにより昇圧動作を行う。
【００１５】
昇圧コンバータ１６には、インバータ１８が電気的に接続されている。インバータ１８は、一対のスイッチング素子３４，３６と、一対のダイオード素子３８，４０と、を有し、これらの各素子３４〜４０を用いて、昇圧コンバータ１６から供給される昇圧後の直流電圧（直流電力）を交流電圧（交流電力）に変換する回路である。インバータ１８には、モータ２０が電気的に接続されている。モータ２０は、インバータ１８から供給される交流電力により動力を発生する回転電機であって、三相交流のＩＰＭモータや誘導モータなどである。
【００１６】
インバータ１８は、モータ２０の各相Ｕ，Ｖ，Ｗに対応して一対のスイッチング素子３４，３６及び一対のダイオード素子３８，４０をそれぞれ３組ずつ、有している。一対のスイッチング素子３４，３６は、上記のＰ端子と上記のＮ端子との間に互いに直列接続されている。また、一対のダイオード素子３８，４０は、上記のＰ端子と上記のＮ端子との間に互いに直列接続されている。一対のスイッチング素子３４，３６の中点（接触点）と一対のダイオード素子３８，４０の中点（接触点）とは、互いに電気的に接続されており、モータ２０の当該相に接続されている。
【００１７】
すなわち、スイッチング素子３４とダイオード素子３８とは、互いに並列接続されており、また、スイッチング素子３６とダイオード素子４０とは、互いに並列接続されている。更に、スイッチング素子３４とダイオード素子４０とは、上記のＰ端子と上記のＮ端子との間に互いに直列接続されており、また、ダイオード素子３８とスイッチング素子３６とは、上記のＰ端子と上記のＮ端子との間に互いに直列接続されている。
【００１８】
以下適宜、各相Ｕ，Ｖ，Ｗのスイッチング素子３４それぞれを上アームスイッチング素子３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗと称し、また、各相Ｕ，Ｖ，Ｗのスイッチング素子３６それぞれを下アームスイッチング素子３６Ｕ，３６Ｖ，３６Ｗと称す。また、各相Ｕ，Ｖ，Ｗのダイオード素子３８それぞれを上アームダイオード素子３８Ｕ，３８Ｖ，３８Ｗと称し、また、各相Ｕ，Ｖ，Ｗのダイオード素子４０それぞれを下アームダイオード素子４０Ｕ，４０Ｖ，４０Ｗと称す。インバータ１８は、各相Ｕ，Ｖ，Ｗごとに一対のスイッチング素子３４，３６がそれぞれ交互にオン／オフされることにより電力変換動作を行う。尚、この電力変換動作は、三相すべてをそれぞれ１８０°通電しつつ、各相の通電を互いに１２０°ずつ位相をずらして行うものである。
【００１９】
図２は、本実施例の電力変換装置用パワーモジュール１０の有するセルの回路構成図を示す。また、図３は、本実施例の電力変換装置用パワーモジュール１０の有するセルの断面構造図を示す。尚、図２（Ａ）及び図３（Ａ）にはＰセルを、また、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）にはＮセルを、それぞれ示す。
【００２０】
本実施例において、昇圧コンバータ１６のスイッチング素子２４，２６及びダイオード素子２８，３０、並びに、インバータ１８のスイッチング素子３４，３６及びダイオード素子３８，４０はそれぞれ、半導体からなる略矩形状の半導体チップにより構成されている。各スイッチング素子２４，２６，３４，３６はそれぞれ、外部からの制御信号に従ってオン／オフする例えばＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）やパワーＭＯＳ−ＦＥＴなどである。また、各ダイオード素子２８，３０，３８，４０はそれぞれ、並列接続するスイッチング素子２４，２６，３４，３６のエミッタ端子Ｅからコレクタ端子Ｃへの電流のバイパスを許容する還流ダイオードである。
【００２１】
昇圧コンバータ１６及びインバータ１８は、電力変換装置用パワーモジュール１０（以下、単にパワーモジュール１０と称す）に組み込まれている。昇圧コンバータ１６とインバータ１８とは、同じパワーモジュール１０に組み込まれている。パワーモジュール１０は、スイッチング素子２４，２６，３４，３６とダイオード素子２８，３０，３８，４０との複数の半導体チップを一つのパッケージに纏めたものである。尚、昇圧コンバータ１６とインバータ１８とは、それぞれ異なるパワーモジュール１０に組み込まれることとしてもよい。
【００２２】
パワーモジュール１０は、上記のＰ端子と上記のＮ端子との間に互いに直列接続されるスイッチング素子とダイオード素子とからなる複数のセル５０を有している。具体的には、パワーモジュール１０は、昇圧コンバータ１６に対応した２個のセル５０ａ，５０ｂと、インバータ１８に対応した６個のセル５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ，５０ｇ，５０ｈと、を有している。また、各セル５０は、スイッチング素子がＰ端子側に配置されかつダイオード素子がＮ端子側に配置されるＰセル、又は逆に、ダイオード素子がＰ端子側に配置されかつスイッチング素子がＮ端子側に配置されるＮセルである。以下、上記のＰセルをＰセル５２と、また、上記のＮセルをＮセル５４と、それぞれ称す。Ｐセル５２とＮセル５４とでは、スイッチング素子及びダイオード素子の極性が互いに反転する。
【００２３】
昇圧コンバータ１６のスイッチング素子２４とダイオード素子３０とからなるセル５０ａ、及び、インバータ１８のスイッチング素子３４とダイオード素子４０とからなるセル５０ｃ，５０ｅ，５０ｇはそれぞれ、Ｐセル５２である。また、昇圧コンバータ１６のダイオード素子２８とスイッチング素子２６とからなるセル５０ｂ、及び、インバータ１８のダイオード素子３８とスイッチング素子３６とからなるセル５０ｄ，５０ｆ，５０ｈはそれぞれ、Ｎセル５４である。昇圧コンバータ１６は、Ｐセル５２及びＮセル５４を一つずつ有し、また、インバータ１８は、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に対応してＰセル５２及びＮセル５４を３つずつ有する。
【００２４】
以下、Ｐセル５２を構成するスイッチング素子２４，３４を纏めてＰセルスイッチング素子６０と、ダイオード素子３０，４０を纏めてＰセルダイオード素子６２と、Ｎセル５４を構成するダイオード素子２８，３８を纏めてＮセルダイオード素子６４と、スイッチング素子２６，３６を纏めてＮセルスイッチング素子６６と、それぞれ称す。
【００２５】
Ｐセル５２は、Ｐセルスイッチング素子６０のコレクタ端子Ｃを上記のＰ端子に接続させかつＰセルダイオード素子６２のアノード端子Ａを上記のＮ端子に接続させると共に、Ｐセルスイッチング素子６０のエミッタ端子ＥとＰセルダイオード素子６２のカソード端子Ｋとを入力端子又は出力端子ＭＰ（以下、入出力端子ＭＰと称す。）に接続させる構造を有している。Ｐセル５２は、Ｐセルスイッチング素子６０とＰセルダイオード素子６２とが互いに直列接続された回路に並列に接続されるスナバコンデンサ６８を備えている。スナバコンデンサ６８は、電荷を蓄えることが可能であり、Ｐセルスイッチング素子６０のオン／オフスイッチング時に生ずるサージ電圧を抑制する機能を有している。スナバコンデンサ６８は、略矩形状に形成されている。
【００２６】
また、Ｎセル５４は、Ｎセルダイオード素子６４のカソード端子Ｋを上記のＰ端子に接続させかつＮセルスイッチング素子６６のエミッタ端子Ｅを上記のＮ端子に接続させると共に、Ｎセルダイオード素子６４のアノード端子ＡとＮセルスイッチング素子６６のコレクタ端子Ｃとを入力端子又は出力端子ＭＮ（以下、入出力端子ＭＮと称す。）に接続させる構造を有している。Ｎセル５４は、Ｎセルダイオード素子６４とＮセルスイッチング素子６６とが互いに直列接続された回路に並列に接続されるスナバコンデンサ７０を備えている。スナバコンデンサ７０は、電荷を蓄えることが可能であり、Ｎセルスイッチング素子６６のオン／オフスイッチング時に生ずるサージ電圧を抑制する機能を有している。
【００２７】
パワーモジュール１０は、また、セル５０ごとに設けられるヒートスプレッダ７２，７３を備えている。ヒートスプレッダ７２はＰセル５２に対応し、また、ヒートスプレッダ７３はＮセル５４に対応している。各ヒートスプレッダ７２，７３はそれぞれ、例えば銅やアルミニウム或いはそれらの金属を主成分とする合金などからなる略矩形状の導電性部材である。各ヒートスプレッダ７２の表面上にはそれぞれ、対応するＰセル５２のスイッチング素子６０とダイオード素子６２との２つの略矩形状の半導体チップが載置されている。また、各ヒートスプレッダ７３の表面上にはそれぞれ、対応するＮセル５４のスイッチング素子６６とダイオード素子６４との２つの略矩形状の半導体チップが載置されている。
【００２８】
具体的には、Ｐセル５２において、ヒートスプレッダ７２の表面上には、互いに直列接続されるＰセルスイッチング素子６０とＰセルダイオード素子６２とが互いに隣接して載置されている。Ｐセルスイッチング素子６０とＰセルダイオード素子６２とは、ヒートスプレッダ７２の表面上において互いに所定距離離間して配置されている。Ｐセルスイッチング素子６０は、半導体チップ上における一方の面にエミッタ端子Ｅ及びゲート端子が設けられかつ他方の面にコレクタ端子Ｃが設けられる構造を有している。また、Ｐセルダイオード素子６２は、半導体チップ上における一方の面にカソード端子Ｋが設けられかつ他方の面にアノード端子Ａが設けられる構造を有している。
【００２９】
ヒートスプレッダ７２には、フレキシブル基板７４が載置される凹んだ段差７６が形成されている。フレキシブル基板７４は、ヒートスプレッダ７２の段差７６に嵌るような大きさを有し、その段差７６においてヒートスプレッダ７２とフリップチップ接続されている。
【００３０】
Ｐセルスイッチング素子６０は、一方の面（下面）がヒートスプレッダ７２及びフレキシブル基板７４の表面に対向し、エミッタ端子Ｅが半田７８を介してヒートスプレッダ７２の表面に接合されかつゲート端子が半田８０を介してフレキシブル基板７４に接合されるように取り付けられる。Ｐセルスイッチング素子６０は、フレキシブル基板７４側から半田８０を経由してゲート端子に供給される制御信号に従ってオン／オフ制御される。
【００３１】
Ｐセルスイッチング素子６０の、ヒートスプレッダ７２への載置面である一方の面（下面）とは反対側の他方の面（上面）には、金属製の接続端子（電極）８２が載置されている。接続端子８２は、Ｐセルスイッチング素子６０のコレクタ端子Ｃと電気的に接続されている。以下、接続端子８２をＰセルスイッチング素子側接続端子８２と称す。Ｐセルスイッチング素子側接続端子８２に生ずる電位は、Ｐセルスイッチング素子６０のコレクタ端子Ｃに生ずる電位と等しい。Ｐセルスイッチング素子側接続端子８２は、略Ｕ字型又は略断面コの字型に形成されており、所定の高さを有している。
【００３２】
Ｐセルスイッチング素子側接続端子８２は、立設する側壁部８２ａと、側壁部８２ａの下部からＰセルスイッチング素子６０の上面に対して平行に延びる下部延在部８２ｂと、側壁部８２ａの上部から下部延在部８２ｂと同じ方向に延びる上部延在部８２ｃと、からなる。Ｐセルスイッチング素子側接続端子８２は、その下部延在部８２ｂが半田８４を介してＰセルスイッチング素子６０の上面に接合されるように取り付けられる。Ｐセルスイッチング素子側接続端子８２の上部延在部８２ｃの上面には、直流電源１４の＋側端子に生ずる電位を昇圧した昇圧電位が印加される上記Ｐ端子としての後述のバスバーが載置される。
【００３３】
また、Ｐセルダイオード素子６２は、一方の面（下面）がヒートスプレッダ７２の表面に対向し、カソード端子Ｋが半田８６を介してヒートスプレッダ７２の表面に接合されるように取り付けられる。Ｐセルダイオード素子６２の、ヒートスプレッダ７２への載置面である一方の面（下面）とは反対側の他方の面（上面）には、金属製の接続端子（電極）８８が載置されている。接続端子８８は、Ｐセルダイオード素子６２のアノード端子Ａと電気的に接続されている。以下、接続端子８８をＰセルダイオード素子側接続端子８８と称す。Ｐセルダイオード素子側接続端子８８に生ずる電位は、Ｐセルダイオード素子６２のアノード端子Ａに生ずる電位と等しい。Ｐセルダイオード素子側接続端子８８は、略Ｕ字型又は略断面コの字型に形成されており、上記のＰセルスイッチング素子側接続端子８２の高さよりも低い所定の高さを有している。
【００３４】
Ｐセルダイオード素子側接続端子８８は、立設する側壁部８８ａと、側壁部８８ａの下部からＰセルダイオード素子６２の上面に対して平行に延びる下部延在部８８ｂと、側壁部８８ａの上部から下部延在部８８ｂと同じ方向に延びる上部延在部８８ｃと、からなる。Ｐセルダイオード素子側接続端子８８は、その下部延在部８８ｂが半田９０を介してＰセルダイオード素子６２の上面に接合されるように取り付けられる。Ｐセルダイオード素子側接続端子８８の上部延在部８８ｃの上面には、直流電源１４の−側端子に生ずる電位が印加される上記Ｎ端子としての後述のバスバーが載置される。
【００３５】
Ｐセルスイッチング素子側接続端子８２とＰセルダイオード素子側接続端子８８とは、ヒートスプレッダ７２上において開口部同士が互いに対向するように配置されている。具体的には、ヒートスプレッダ７２上において、Ｐセルスイッチング素子側接続端子８２の下部延在部８２ｂ及び上部延在部８２ｃが側壁部８２ａから延びる方向と、Ｐセルダイオード素子側接続端子８８の下部延在部８８ｂ及び上部延在部８８ｃが側壁部８８ａから延びる方向と、が互いに逆向きにかつ向き合うように配置されている。
【００３６】
Ｐセルスイッチング素子側接続端子８２及びＰセルダイオード素子側接続端子８８には、上記したスナバコンデンサ６８の両電極が電気的に接続されている。略矩形状のスナバコンデンサ６８は、Ｐセルスイッチング素子側接続端子８２及びＰセルダイオード素子側接続端子８８それぞれの下部延在部８２ｂ，８８ｂの上面に載置されている。スナバコンデンサ６８は、両接続端子８２，８８の間に配置されており、両接続端子８２，８８の離間する隙間を跨いで両接続端子８２，８８を最短距離で繋ぐように配置されている。
【００３７】
スナバコンデンサ６８は、一端側に設けられた一方の電極においてＰセルスイッチング素子側接続端子８２の下部延在部８２ｂの上面に半田９２で接合されていると共に、他端側に設けられた他方の電極においてＰセルダイオード素子側接続端子８８の下部延在部８８ｂの上面に半田９４で接合されている。ヒートスプレッダ７２の表面上には、Ｐセルスイッチング素子６０及びＰセルダイオード素子６２が載置されていると共に、更にそれらの素子６０，６２の表面上に両素子６０，６２の間を跨いで積層されるようにスナバコンデンサ６８が載置されている。
【００３８】
ヒートスプレッダ７２の表面上には、また、金属製の接続端子９６が載置されている。接続端子９６は、ヒートスプレッダ７２の表面上で、Ｐセルスイッチング素子６０及びＰセルダイオード素子６２とともに一列に並ぶように配置されている。接続端子９６に生ずる電位は、ヒートスプレッダ７２に生ずる電位、すなわち、Ｐセルスイッチング素子６０のエミッタ端子Ｅに生ずる電位及びＰセルダイオード素子６２のカソード端子Ｋに生ずる電位と等しい。接続端子９６は、略Ｕ字型又は略断面コの字型に形成されている。
【００３９】
接続端子９６は、立設する側壁部９６ａと、側壁部９６ａの下部からヒートスプレッダ７２の面に対して平行に延びる下部延在部９６ｂと、側壁部９６ａの上部から下部延在部９６ｂと同じ方向に延びる上部延在部９６ｃと、からなる。接続端子９６は、その下部延在部９６ｂが半田９８を介してヒートスプレッダ７２の上面に接合されるように取り付けられる。接続端子９６の上部延在部９６ｃの上面には、昇圧コンバータ１６のコイル２２又はモータ２０の各相に接続する入出力端子ＭＰとしてのバスバーが載置される。
【００４０】
また一方、Ｎセル５４において、ヒートスプレッダ７３の表面上には、互いに直列接続されるＮセルダイオード素子６４とＮセルスイッチング素子６６とが互いに隣接して載置される。Ｎセルダイオード素子６４とＮセルスイッチング素子６６とは、ヒートスプレッダ７３の表面上において互いに所定距離離間して配置される。Ｎセルスイッチング素子６６は、Ｐセルスイッチング素子６０と同様の構造を有し、半導体チップ上における一方の面にエミッタ端子Ｅ及びゲート端子が設けられかつ他方の面にコレクタ端子Ｃが設けられる構造を有している。また、Ｎセルダイオード素子６４は、Ｐセルダイオード素子６２と同様の構造を有し、半導体チップ上における一方の面にカソード端子Ｋが設けられかつ他方の面にアノード端子Ａが設けられる構造を有している。
【００４１】
ヒートスプレッダ７３には、平面部から上方へ突出する突出部１００が形成されている。突出部１００の先端には、フレキシブル基板１０２が載置されている。フレキシブル基板１０２は、その突出部１００においてヒートスプレッダ７３とフリップチップ接続されていると共に、その突出部１００からヒートスプレッダ７３の表面に対して平行に延びる方向に突出した形状を有し、ヒートスプレッダ７３の本体側の表面と対向するように形成されている。
【００４２】
Ｎセルスイッチング素子６６は、他方の面（下面）がヒートスプレッダ７３の表面に対向し、コレクタ端子Ｃが半田１０４を介してヒートスプレッダ７３の表面に接合されるように取り付けられる。また、フレキシブル基板１０２は、その突出した部位の下面の一部がヒートスプレッダ７３の表面上のＮセルスイッチング素子６６の一方の面（上面）の一部に対向し、半田１０６を介してＮセルスイッチング素子６６のゲート端子に接合されるように取り付けられる。Ｎセルスイッチング素子６６は、フレキシブル基板１０２側から半田１０６を経由してゲート端子に供給される制御信号に従ってオン／オフ制御される。
【００４３】
Ｎセルスイッチング素子６６の、ヒートスプレッダ７３への載置面である他方の面（下面）とは反対側の一方の面（上面）には、金属製の接続端子（電極）１１０が載置されている。接続端子１１０は、Ｎセルスイッチング素子６６のエミッタ端子Ｅと電気的に接続されている。以下、接続端子１１０をＮセルスイッチング素子側接続端子１１０と称す。Ｎセルスイッチング素子側接続端子１１０に生ずる電位は、Ｎセルスイッチング素子６６のエミッタ端子Ｅに生ずる電位と等しい。Ｎセルスイッチング素子側接続端子１１０は、略Ｕ字型又は略断面コの字型に形成されており、所定の高さを有している。
【００４４】
Ｎセルスイッチング素子側接続端子１１０は、立設する側壁部１１０ａと、側壁部１１０ａの下部からＮセルスイッチング素子６６の上面に対して平行に延びる下部延在部１１０ｂと、側壁部１１０ａの上部から下部延在部１１０ｂと同じ方向に延びる上部延在部１１０ｃと、からなる。Ｎセルスイッチング素子側接続端子１１０は、その下部延在部１１０ｂが半田１１２を介してＮセルスイッチング素子６６の上面に接合されるように取り付けられる。Ｎセルスイッチング素子側接続端子１１０の上部延在部１１０ｃの上面には、直流電源１４の−側端子に生ずる電位が印加される上記Ｎ端子としての後述のバスバーが載置される。
【００４５】
また、Ｎセルダイオード素子６４は、他方の面（下面）がヒートスプレッダ７３の表面に対向し、アノード端子Ａが半田１１４を介してヒートスプレッダ７３の表面に接合されるように取り付けられる。Ｎセルダイオード素子６４の、ヒートスプレッダ７３への載置面である他方の面（下面）とは反対側の一方の面（上面）には、金属製の接続端子（電極）１１６が載置されている。接続端子１１６は、Ｎセルダイオード素子６４のカソード端子Ｋと電気的に接続されている。以下、接続端子１１６をＮセルダイオード素子側接続端子１１６と称す。Ｎセルダイオード素子側接続端子１１６に生ずる電位は、Ｎセルダイオード素子６４のカソード端子Ｋに生ずる電位と等しい。Ｎセルダイオード素子側接続端子１１６は、略Ｕ字型又は略断面コの字型に形成されており、上記のＮセルスイッチング素子側接続端子１１０の高さよりも高い所定の高さを有している。
【００４６】
Ｎセルダイオード素子側接続端子１１６は、立設する側壁部１１６ａと、側壁部１１６ａの下部からＮセルダイオード素子６４の上面に対して平行に延びる下部延在部１１６ｂと、側壁部１１６ａの上部から下部延在部１１６ｂと同じ方向に延びる上部延在部１１６ｃと、からなる。Ｎセルダイオード素子側接続端子１１６は、その下部延在部１１６ｂが半田１１８を介してＮセルダイオード素子６４の上面に接合されるように取り付けられる。Ｎセルダイオード素子側接続端子１１６の上部延在部１１６ｃの上面には、直流電源１４の＋側端子に生ずる電位を昇圧した昇圧電位が印加される上記Ｐ端子としての後述のバスバーが載置される。
【００４７】
Ｎセルスイッチング素子側接続端子１１０とＮセルダイオード素子側接続端子１１６とは、ヒートスプレッダ７３上において開口部同士が互いに対向するように配置されている。具体的には、ヒートスプレッダ７３上において、Ｎセルスイッチング素子側接続端子１１０の下部延在部１１０ｂ及び上部延在部１１０ｃが側壁部１１０ａから延びる方向と、Ｎセルダイオード素子側接続端子１１６の下部延在部１１６ｂ及び上部延在部１１６ｃが側壁部１１６ａから延びる方向と、が互いに逆向きにかつ向き合うように配置されている。
【００４８】
Ｎセルスイッチング素子側接続端子１１０及びＮセルダイオード素子側接続端子１１６には、上記したスナバコンデンサ７０の両電極が電気的に接続されている。スナバコンデンサ７０は、Ｎセルスイッチング素子側接続端子１１０及びＮセルダイオード素子側接続端子１１６それぞれの下部延在部１１０ｂ，１１６ｂの上面に載置されていると共に、両接続端子１１０，１１６の離間する隙間を跨いで両接続端子１１０，１１６を最短距離で繋ぐように配置されている。スナバコンデンサ７０は、一端においてＮセルスイッチング素子側接続端子１１０の下部延在部１１０ｂの上面に半田１２０で接合されていると共に、他端においてＮセルダイオード素子側接続端子１１６の下部延在部１１６ｂの上面に半田１２２で接合されている。ヒートスプレッダ７３の表面上には、Ｎセルスイッチング素子６６及びＮセルダイオード素子６４が載置されていると共に、更にそれらの素子６６，６４の表面上に両素子６６，６４の間を跨いで積層されるようにスナバコンデンサ７０が載置されている。
【００４９】
ヒートスプレッダ７３の表面上には、また、金属製の接続端子１２４が載置されている。接続端子１２４は、ヒートスプレッダ７３の表面上で、Ｎセルスイッチング素子６６及びＮセルダイオード素子６４とともに一列に並ぶように配置されている。接続端子１２４に生ずる電位は、ヒートスプレッダ７３に生ずる電位、すなわち、Ｎセルスイッチング素子６６のコレクタ端子Ｃに生ずる電位及びＮセルダイオード素子６４のアノード端子Ａに生ずる電位と等しい。接続端子１２４は、略Ｕ字型又は略断面コの字型に形成されている。
【００５０】
接続端子１２４は、立設する側壁部１２４ａと、側壁部１２４ａの下部からヒートスプレッダ７３の面に対して平行に延びる下部延在部１２４ｂと、側壁部１２４ａの上部から下部延在部１２４ｂと同じ方向に延びる上部延在部１２４ｃと、からなる。接続端子１２４は、その下部延在部１２４ｂが半田１２６を介してヒートスプレッダ７３の上面に接合されるように取り付けられる。接続端子１２４の上部延在部１２４ｃの上面には、昇圧コンバータ１６のコイル２２又はモータ２０の各相に接続する入出力端子ＭＮとしてのバスバーが載置される。
【００５１】
このように、本実施例のパワーモジュール１０において、スイッチング素子６０，６６のスイッチング動作時に生ずるサージ電圧を抑制するためのスナバコンデンサ６８，７０は、スイッチング素子６０，６６とダイオード素子６２，６４とが電源間で互いに直列接続されたセル５０ごとに、ヒートスプレッダ７２，７３の表面上のスイッチング素子６０，６６側の接続端子８２，１１０とダイオード素子６２，６４側の接続端子８８，１１６との双方に接するように、すなわち、両接続端子１１０，１１６の離間する隙間を跨いで両接続端子１１０，１１６を最短距離で繋ぐように載置される。
【００５２】
従って、本実施例のパワーモジュール１０の構造によれば、Ｐセル５２及びＮセル５４のスナバコンデンサ６８，７０を共に、スイッチング素子６０，６６及びダイオード素子６２，６４の双方と比較的短距離の位置に実装することができ、スナバコンデンサ６８，７０の実装をスイッチング素子６０，６６及びダイオード素子６２，６４の双方と比較的短距離で実現することができる。このため、昇圧コンバータ１６やインバータ１８におけるスナバコンデンサ６８，７０によるサージ電圧の抑制効果に優れたパワーモジュール１０を実現することができ、スイッチング速度の上昇に対応することができる。
【００５３】
また、スイッチング素子６０，６６のスイッチング動作時に生ずるサージ電圧を抑制するためには、スナバコンデンサを、電源間、具体的には、直流電源１４の＋側端子に生ずる電位を昇圧した昇圧電位が印加されるＰ端子と直流電源１４の−側端子に生ずる電位が印加されるＮ端子との間に接続させることが必要である。仮に、パワーモジュール１０を構成するセルが、Ｐ端子とＮ端子との間で互いに並列接続されるスイッチング素子とダイオード素子とからなる構造では、上アーム用のセルと下アーム用のセルとを隣接して配置しないと、スナバコンデンサを実装することは困難である。
【００５４】
これに対して、本実施例の半導体モジュール１０においては、各セル５０がそれぞれ、互いに直列接続されるスイッチング素子とダイオード素子とからなるので、セル５０ごとにスナバコンデンサ６８，７０を実装することができる。このため、半導体モジュール１０の取扱いの容易化や組み付け性の容易化を図ることが可能である。
【００５５】
また、本実施例の半導体モジュール１０においては、各セル５０のスナバコンデンサ６８，７０がそれぞれ、略Ｕ字型又は略コの字型に形成された接続端子８２，８８，１１０，１１６の開口部に配置されて、その下部延在部８２ｂ，８８ｂ，１１０ｂ，１１６ｂの上面に載置される。具体的には、ヒートスプレッダ７２，７３の表面上に載置されるスイッチング素子６０，６６とダイオード素子６２，６４との離間する隙間を跨いでスイッチング素子６０，６６及びダイオード素子６２，６４の上方に積層されて載置される。この点、各セル５０においてスナバコンデンサ６８，７０を効率よく収容することができ、ヒートスプレッダ７２，７３の表面上においてスナバコンデンサ６８，７０を収容するための専用スペースを確保することは不要である。
【００５６】
また、Ｐセル５２において、略Ｕ字型又は略コの字型に形成された接続端子８２，８８は、その開口部同士が互いに対向して、両接続端子８２，８８の延在部の延びる方向が互いに逆向きにかつ向き合うように配置される。Ｎセル５４において、略Ｕ字型又は略コの字型に形成された接続端子１１０，１１６は、その開口部同士が互いに対向して、両接続端子１１０，１１６の延在部の延びる方向が互いに逆向きにかつ向き合うように配置される。このため、各セル５０におけるスナバコンデンサ６８，７０の、スイッチング素子６０，６６及びダイオード素子６２，６４への近接配置を容易に実現することが可能である。
【００５７】
更に、本実施例の半導体モジュール１０においては、各セル５０でスナバコンデンサ６８，７０を接続端子８２，８８，１１０，１１６に半田付けして実装する工程を、接続端子８２，８８，１１０，１１６を素子６０〜６６上に載置して半田付けする工程と略同時とすることができる。この点、本実施例によれば、スナバコンデンサ６８，７０の実装を専用工程で行うことは不要であり、生産コストの削減を図ることが可能である。
【００５８】
図４は、本実施例のパワーモジュール１０の分解構成図を示す。また、図５は、図４に示すパワーモジュール１０の全体構成図を示す。尚、図４及び図５には、インバータ１８の構成のみを示している。以下、インバータ１８の構成を詳細に説明するが、昇圧コンバータ１６の構成についても適用することは可能である。
【００５９】
本実施例において、パワーモジュール１０は、インバータ１８を構成するＵ，Ｖ，Ｗの各相に対応したＰセル５２及びＮセル５４が同一平面上で一列に配置されかつＰセル５２とＮセル５４とが交互に並んだ構造を有している。パワーモジュール１０において、すべてのＰセル５２及びＮセル５４は、フレキシブル基板７４，１０２、スイッチング素子６０，６６、ダイオード素子６２，６４、及び接続端子９６，１２４がその順で一列に並ぶように配置されている。尚、パワーモジュール１０は、各セル５２，５４において発生する熱を外部などへ放出するヒートシンクなどの放熱体を、ヒートスプレッダ７２，７３の、スイッチング素子６０，６６及びダイオード素子６２，６４が載置される載置面とは反対側の面側に備えることとしてもよい。
【００６０】
また、パワーモジュール１０は、横長に形成された大容量の平滑コンデンサ３２を備えている。平滑コンデンサ３２は、セル５２，５４の並ぶ方向と平行に延びてすべてのセル５２，５４に隣接するように配置されている。平滑コンデンサ３２は、直流電源１４の＋側端子に生ずる電位を昇圧した昇圧電位が印加されるＰ端子に接続されていると共に、直流電源１４の−側端子に生ずる電位が印加されるＮ端子に接続されている。平滑コンデンサ３２のＰ端子側にはバスバー（以下、Ｐバスバーと称す。）１３０が、また、平滑コンデンサ３２のＮ端子側にはバスバー（以下、Ｎバスバーと称す。）１３２が、それぞれ電気的に接続されている。
【００６１】
Ｐバスバー１３０は、平滑コンデンサ３２のＰ端子側と、パワーモジュール１０内のすべてのＰセル５２のＰセルスイッチング素子側接続端子８２と、パワーモジュール１０内のすべてのＮセル５４のＮセルダイオード素子側接続端子１１６と、を互いに繋ぐように形成されている。Ｐバスバー１３０は、平滑コンデンサ３２のＰ端子側の上面、Ｐセルスイッチング素子側接続端子８２の上部延在部８２ｃの上面、及び、Ｎセルダイオード素子側接続端子１１６の上部延在部１１６ｃの上面に載置される。
【００６２】
また、Ｎバスバー１３２は、平滑コンデンサ３２のＮ端子側と、パワーモジュール１０内のすべてのＰセル５２のＰセルダイオード素子側接続端子８８と、パワーモジュール１０内のすべてのＮセル５４のＮセルスイッチング素子側接続端子１１０と、を互いに繋ぐように形成されている。Ｎバスバー１３２は、平滑コンデンサ３２のＮ端子側の上面、Ｐセルダイオード素子側接続端子８８の上部延在部８８ｃの上面、及び、Ｎセルスイッチング素子側接続端子１１０の上部延在部１１０ｃの上面に載置される。
【００６３】
Ｐセル５２において、Ｐセルダイオード素子側接続端子８８は、Ｐセルスイッチング素子側接続端子８２の高さよりも低い高さを有している。Ｐセルスイッチング素子側接続端子８２及びＰセルダイオード素子側接続端子８８は、ヒートスプレッダ７２の表面からの積層方向の高さ寸法が互いに異なるように形成され、Ｐセルダイオード素子側接続端子８８のものがＰセルスイッチング素子側接続端子８２のものよりも低くなるように形成されている。
【００６４】
また、Ｎセル５４において、Ｎセルダイオード素子側接続端子１１６は、Ｎセルスイッチング素子側接続端子１１０の高さよりも高い高さを有している。Ｎセルスイッチング素子側接続端子１１０及びＮセルダイオード素子側接続端子１１６は、ヒートスプレッダ７３の表面からの積層方向の高さ寸法が互いに異なるように形成され、Ｎセルダイオード素子側接続端子１１６のものがＮセルスイッチング素子側接続端子１１０のものよりも高くなるように形成されている。
【００６５】
更に、パワーモジュール１０において、Ｐセルスイッチング素子側接続端子８２の高さとＮセルダイオード素子側接続端子１１６の高さとは互いに略一致しており、両端子８２，１１６の、ヒートスプレッダ７２，７３の表面からの積層方向の高さ寸法は互いに略一致している。また、Ｐセルダイオード素子側接続端子８８の高さとＮセルスイッチング素子側接続端子１１０の高さとは互いに略一致しており、両端子８８，１１０の、ヒートスプレッダ７２，７３の表面からの積層方向の高さ寸法は互いに略一致している。
【００６６】
かかるパワーモジュール１０の構造においては、Ｐバスバー１３０とＮバスバー１３２とをヒートスプレッダ７２，７３の表面に対して互いに異なる高さ位置に配置することが可能であり、Ｐバスバー１３０の全体を同一平面上に形成しかつＮバスバー１３２の全体を同一平面上に形成することが可能である。このため、Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１３２それぞれの形状について、ヒートスプレッダ７２，７３の表面からの積層方向へ折り曲げる箇所を少なくすることができ、製造の容易化を図ることができる。
【００６７】
尚、上記の実施例においては、Ｐセルスイッチング素子６０及びＮセルスイッチング素子６６が特許請求の範囲に記載した「スイッチング素子」に、Ｐセルダイオード素子６２及びＮセルダイオード素子６４が特許請求の範囲に記載した「ダイオード素子」に、昇圧コンバータ１６及びインバータ１８が特許請求の範囲に記載した「電力変換装置」に、ヒートスプレッダ７２，７３が特許請求の範囲に記載した「導電性基板」に、Ｐセルスイッチング素子側接続端子８２及びＮセルスイッチング素子側接続端子１１０が特許請求の範囲に記載した「第１の接続端子」に、Ｐセルダイオード素子側接続端子８８及びＮセルダイオード素子側接続端子１１６が特許請求の範囲に記載した「第２の接続端子」に、Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１３２が特許請求の範囲に記載した「第１のバスバー」及び「第２のバスバー」に、インバータ１８が特許請求の範囲に記載した「三相インバータ」に、それぞれ相当している。
【００６８】
ところで、上記の実施例においては、パワーモジュール１０内の各セル５０が、直列に並んで配置されるが、本発明はこれに限定されるものではなく、２行２列以上のマトリクス状に配置することとしてもよい。この場合、セル５０の配置位置に合わせて、Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１３２の形状や平滑コンデンサ３２の形状を設定することとすればよい。
【００６９】
また、上記の実施例においては、Ｐセル５２における接続端子８２，８８を、その開口部同士が互いに対向して、両接続端子８２，８８の延在部が側壁部８２ａ，８８ａから延びる方向が互いに逆向きにかつ向き合うように配置し、かつ、Ｎセル５４における接続端子１１０，１１６を、その開口部同士が互いに対向して、両接続端子１１０，１１６の延在部の延びる方向が互いに逆向きにかつ向き合うように配置することとし、スナバコンデンサ６８，７０を、接続端子８２，８８，１１０，１１６の開口部に配置して、その下部延在部８２ｂ，８８ｂ，１１０ｂ，１１６ｂの上面に載置することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示す如く、Ｐセル５２における接続端子８２，８８を、両接続端子８２，８８の延在部が側壁部８２ａ，８８ａから延びる方向が互いに逆向きにかつ互いに離間するように配置し、すなわち、両側壁部８２ａ，８８ａが背中合わせとなるように配置し、かつ、Ｎセル５４における接続端子１１０，１１６を、両接続端子１１０，１１６の延在部が側壁部１１０ａ，１１６ａから延びる方向が互いに逆向きにかつ互いに離間するように配置し、すなわち、両側壁部１１０ａ，１１６ａが背中合わせとなるように配置することとしてもよい。
【００７０】
かかる変形例においては、スナバコンデンサ６８の両電極を、両接続端子８２，８８の側壁部８２ａ，８８ａと一体となるように配置し、かつ、スナバコンデンサ７０の両電極を、両接続端子１１０，１１６の側壁部１１０ａ，１１６ａと一体となるように配置することとすればよい。尚、この場合は、予めスナバコンデンサ６８，７０と接続端子８２，８８，１１０，１１６とを比較的高融点の半田で接合して実装した後に、その構造体をスイッチング素子６０，６６及びダイオード素子６２，６４の上面に比較的低融点の半田で接合して実装することとすれば、スナバコンデンサ６８，７０の接合面での耐熱衝撃性を高めることが可能となる。
【００７１】
尚、各セル５０のヒートスプレッダ７２，７３の表面上におけるスイッチング素子側接続端子８２，１１０とダイオード素子側接続端子８８，１１６との互いの配置又は向きは、上記図３に示すものや上記図６に示すものに限定されるものではなく、例えば図７（Ａ）〜（Ｐ）に示すものの中の何れかに設定されるものであればよい。また、一のパワーモジュール１０で、Ｐセル５２のスイッチング素子側接続端子８２とダイオード素子側接続端子８８との互いの配置又は向きと、Ｎセル５４のスイッチング素子側接続端子１１０とダイオード素子側接続端子１１６との互いの配置又は向きと、を互いに異ならせることとしてもよい。
【００７２】
また、上記の実施例においては、スイッチング素子６０，６６のゲート端子を、半田８０，１０６を介してフレキシブル基板７４，１０２に接合して両者の電気的接続を実現することとしているが、フレキシブル基板７４，１０２に対して直接に半田を用いることが困難であることに鑑みて、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示す如く、スイッチング素子６０，６６のゲート端子とフレキシブル基板７４，１０２とをワイヤボンディング１５０，１５２で電気的に接続することとしてもよい。尚、この場合、Ｐセル５２において、Ｐセルスイッチング素子６０のゲート端子を、ヒートスプレッダ７２の段差７６に取り付けた高耐熱樹脂やセラミックからなる基板１５４に半田１５６を介して接合したうえで、その基板１５４とフレキシブル基板７４とをワイヤボンディング１５０で電気的に接続することとしてもよい。また、上記の実施例と異なり、Ｎセル５４において、ヒートスプレッダ７３に平面部から上方へ突出する突出部１００を設けることは不要である。
【００７３】
また、上記の実施例においては、スイッチング素子６０，６６のゲート端子を、半田８０，１０６を介してフレキシブル基板７４，１０２に接合することとしているが、図９（Ａ）に示す如く、Ｐセル５２において、フレキシブル基板７４に代えて、ヒートスプレッダ７２と一体に成型した絶縁体である制御端子ブロック１６０を設け、その制御端子ブロック１６０で制御端子１６２を支持して、その制御端子１６２の一端を半田１６４を介してスイッチング素子６０のゲート端子に接合しかつその他端を外部に引き出すこととしてもよい。また、図９（Ｂ）に示す如く、Ｎセル５４において、フレキシブル基板１０２に代えて、Ｎセルスイッチング素子側接続端子１１０と一体に成型した絶縁体である制御端子ブロック１７０を設け、その制御端子ブロック１７０で制御端子１７２を支持して、その制御端子１７２の一端を半田１７４を介してスイッチング素子６６のゲート端子に接合しかつその他端を外部に引き出すこととしてもよい。尚、この場合、Ｎセルスイッチング素子側接続端子１１０と一体の制御端子ブロック１７０に突起した位置決め部１７０ａを設け、その制御端子ブロック１７０を位置決め部１７０ａでヒートスプレッダ７３に位置決めすることとしてもよい。
【００７４】
また、上記の実施例においては、パワーモジュール１０でのＰセル５２内の配置を、図３（Ａ）に示す如く、フレキシブル基板７４、スイッチング素子６０、ダイオード素子６２、及び接続端子９６がその順で一列に並ぶようなものとしたうえで、パワーモジュール１０内における各セル５０の配置を、図４及び図５に示す如きものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｐセル５２内の配置を、ダイオード素子６２、スイッチング素子６０、フレキシブル基板７４、及び接続端子９６がその順で一列に並ぶようなものとしてもよく、また更に、パワーモジュール１０内における各セル５０の配置を、図１０及び図１１に示す如く三相のＰセル５２とＮセル５４とが交互に一列で並ぶようにしてもよい。尚、この各セル５０の配置に合わせて、Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１３２の形状などを設定することとすればよい。
【００７５】
また、上記の実施例においては、パワーモジュール１０でのＮセル５４内の配置を、図３（Ｂ）に示す如く、フレキシブル基板１０２、スイッチング素子６６、ダイオード素子６４、及び接続端子１２４がその順で一列に並ぶようなものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｎセル５４内の配置を、ダイオード素子６４、スイッチング素子６６、フレキシブル基板１０２、及び接続端子１２４がその順で一列に並ぶようなものとしてもよく、また更に、パワーモジュール１０内における各セル５０の配置を、図１２及び図１３に示す如く三相のＰセル５２とＮセル５４とが交互に一列で並ぶようにしてもよい。尚、この各セル５０の配置に合わせて、Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１３２の形状などを設定することとすればよい。
【００７６】
また更に、Ｐセル５２内の配置及びＮセル５４内の配置を共に、ダイオード素子６２，６４、スイッチング素子６０，６６、フレキシブル基板７４，１０２、及び接続端子９６，１２４がその順で一列に並ぶようなものとしてもよく、また更に、パワーモジュール１０内における各セル５０の配置を、図１４及び図１５に示す如く三相のＰセル５２とＮセル５４とが交互に一列で並ぶようにしてもよい。尚、この各セル５０の配置に合わせて、Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１３２の形状などを設定することとすればよい。
【００７７】
また、上記の実施例においては、Ｐセル５２において、Ｐセルスイッチング素子側接続端子８２及びＰセルダイオード素子側接続端子８８を、ヒートスプレッダ７２の表面からの積層方向の高さ寸法が互いに異なるように形成し、Ｐセルダイオード素子側接続端子８８のものがＰセルスイッチング素子側接続端子８２のものよりも低くなるように形成すると共に、Ｎセル５４において、Ｎセルスイッチング素子側接続端子１１０及びＮセルダイオード素子側接続端子１１６を、ヒートスプレッダ７３の表面からの積層方向の高さ寸法が互いに異なるように形成し、Ｎセルダイオード素子側接続端子１１６のものがＮセルスイッチング素子側接続端子１１０のものよりも高くなるように形成することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、互いに同じ高さになるように形成することとしてもよい。
【００７８】
また、上記の実施例においては、インバータ１８から電力供給されるモータ２０を、三相交流のＩＰＭモータや誘導モータなどとし、パワーモジュール１０を昇圧コンバータ１６及びインバータ１８に適用したものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１６に示す如く、モータ２０を、励磁コイル１８０を用いて直流励磁することが可能なＤＣ界磁モータとし、パワーモジュール１０を電力変換装置１２としてのＤＣ界磁チョッパ回路１８２に適用することとしてもよい。
【００７９】
更に、上記の実施例においては、パワーモジュール１０を、Ｐセル５２における互いに直列接続されるスイッチング素子６０とダイオード素子６２との中点と、Ｎセル５４における互いに直列接続されるスイッチング素子６６とダイオード素子６４との中点と、が互いに電気的に接続された昇圧コンバータ１６及びインバータ１８に適用することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、両中点が互いに電気的に接続されないインバータなどに適用することとしてもよい。例えば、モータ２０として図１７に示す如きスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲＭ）を用いた場合、スイッチング素子とダイオード素子とが互いに並列接続されるセルでは適用が困難であるそのモータ２０のインバータ１９０を、パワーモジュール１０を適用する電力変換装置１２として構成することが可能であるので、この点、Ｐセル５２及びＮセル５４からなるパワーモジュール１０を脱レアアースモータに対応した電力変換装置に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１０  電力変換装置用半導体モジュール
１２  電力変換装置
１４  直流電源
１６  昇圧コンバータ
１８  インバータ
２０  モータ
２４，２６，３４，３６  スイッチング素子
２８，３０，３８，４０  ダイオード素子
３２  平滑コンデンサ
５０，５０ａ〜５０ｈ  セル
５２  Ｐセル
５４  Ｎセル
６０  Ｐセルスイッチング素子
６２  Ｐセルダイオード素子
６４  Ｎセルダイオード素子
６６  Ｎセルスイッチング素子
６８，７０  スナバコンデンサ
７２，７３ヒートスプレッダ
８２  Ｐセルスイッチング素子側接続端子
８８  Ｐセルダイオード素子側接続端子
９６，１２４  接続端子
１１０  Ｎセルスイッチング素子側接続端子
１１６  Ｎセルダイオード素子側接続端子
８２ｂ，８８ｂ，１１０ｂ，１１６ｂ  下部延在部
８２ｃ，８８ｃ，１１０ｃ，１１６ｃ  上部延在部
１３０  Ｐバスバー
１３２  Ｎバスバー
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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