(57)【要約】  この電力変換装置（１００、１００ａ〜１００ｃ）は、横型スイッチ素子（１１ａ〜１１ｃ、１２ａ〜１２ｃ）と、スナバコンデンサ（１０２ａ〜１０２ｃ）と、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとの間に挟まれるように配置された接続用導体（７ａ〜７ｅ、８ａ〜８ｆ、９ａ〜９ｅ）とを備える。
2014033857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面および裏面を含み、前記表面側に第１電極（Ｄ１ａ〜Ｄ１ｃ、Ｄ２ａ〜Ｄ２ｃ、Ｓ１ａ〜Ｓ１ｃ、Ｓ２ａ〜Ｓ２ｃ）および第２電極（Ｄ１ａ〜Ｄ１ｃ、Ｄ２ａ〜Ｄ２ｃ、Ｓ１ａ〜Ｓ１ｃ、Ｓ２ａ〜Ｓ２ｃ）を有するとともに、前記第１電極と前記第２電極との間で前記表面および裏面と平行な横方向に電流が流れる横型スイッチ素子（１１ａ〜１１ｃ、１２ａ〜１２ｃ）と、
前記横型スイッチ素子に電気的に接続されるスナバコンデンサ（１０２ａ〜１０２ｃ）と、
前記横型スイッチ素子と前記スナバコンデンサとの間に挟まれるように配置された接続用導体（７ａ〜７ｅ、８ａ〜８ｆ、９ａ〜９ｅ、２０７ａ〜２０７ｅ、２０８ａ〜２０８ｇ、２０９ａ〜２０９ｅ、３０７ａ〜３０７ｅ、３０８ａ〜３０８ｆ、３０９ａ〜３０９ｅ、３１０ａ〜３１０ｅ、３１１ａ〜３１１ｄ）とを備え、
前記接続用導体を介して前記スナバコンデンサと前記横型スイッチ素子とが電気的に接続される電流経路（Ｃ１〜Ｃ９、Ｃ１１〜Ｃ１９、Ｃ２１〜Ｃ２９）が形成されている、電力変換装置。
【請求項２】
前記横型スイッチ素子にカスコード接続され、前記横型スイッチ素子の駆動を制御する制御用スイッチ素子（１３ａ〜１３ｃ、１４ａ〜１４ｃ）をさらに備える、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記横型スイッチ素子は、前記第１電極および前記第２電極に加えて、制御用の第３電極（Ｇ１ａ〜Ｇ１ｃ、Ｇ２ａ〜Ｇ２ｃ）を有し、
前記横型スイッチ素子の少なくとも前記第３電極は、前記制御用スイッチ素子の電流が流入または流出する電極（Ｓ３ａ〜Ｓ３ｃ、Ｓ４ａ〜Ｓ４ｃ）に接続されている、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記接続用導体を介して前記スナバコンデンサと前記横型スイッチ素子とが電気的に接続される電流経路は、前記横型スイッチ素子の前記第１電極と前記第２電極との間で横方向に流れる第１電流経路（Ｃ２、Ｃ６、Ｃ１２、Ｃ１６、Ｃ２２、Ｃ２６）と、前記第１電流経路に対して略逆方向に流れる第２電流経路（Ｃ５、Ｃ９、Ｃ１１、Ｃ１９、Ｃ２１、Ｃ２９）とを含み、
前記第１電流経路と前記第２電流経路とは、磁束の変化の打ち消しが可能な近接距離に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１電流経路と前記第２電流経路とは、互いに対向するように配置されている、請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
表面に前記横型スイッチ素子が搭載される第１基板（１、２０１、３０１）をさらに備え、
前記横型スイッチ素子は、前記第１基板と前記接続用導体との間に挟まれるように配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記横型スイッチ素子にカスコード接続され、前記横型スイッチ素子の駆動を制御する制御用スイッチ素子をさらに備え、
前記横型スイッチ素子に加えて、前記制御用スイッチ素子も、前記第１基板と前記接続用導体との間に挟まれるように配置されている、請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記制御用スイッチ素子は、前記第１基板の表面に搭載された前記横型スイッチ素子と、前記接続用導体との間に挟まれるように配置されている、請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記接続用導体を含む第２基板（３０５）をさらに備え、
前記制御用スイッチ素子は、前記第２基板内に埋め込まれている、請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記横型スイッチ素子は、第１横型スイッチ素子（１１ａ〜１１ｃ）および第２横型スイッチ素子（１２ａ〜１２ｃ）を含み、
前記第１横型スイッチ素子および前記第２横型スイッチ素子は、前記第１基板の表面に、互いに表裏逆向きに配置されている、請求項６または７に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記制御用スイッチ素子は、前記第１横型スイッチ素子および前記第２横型スイッチ素子にそれぞれ対応する第１制御用スイッチ素子（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）および第２制御用スイッチ素子（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を含み、
前記第１制御用スイッチ素子および前記第２制御用スイッチ素子は、前記第１横型スイッチ素子および前記第２横型スイッチ素子に対して外側に配置されている、請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記横型スイッチ素子は、第１横型スイッチ素子および第２横型スイッチ素子を含み、
前記第１横型スイッチ素子および前記第２横型スイッチ素子は、前記第１基板の表面に、共に表裏同じ向きに配置されている、請求項６〜９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記第１基板の裏面側には、放熱層（３）が形成されている、請求項６〜１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記第１基板と前記接続用導体との間には、封止樹脂（６０）が充填されている、請求項６〜１３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記接続用導体を含む第２基板（５、２０５、３０５）をさらに備え、
前記第２基板の前記接続用導体は、前記第２基板の表面側に設けられた第１導電パターン（７ａ、７ｂ、２０７ａ、２０７ｂ、３０７ａ、３０７ｂ）と、前記第１導電パターンに電気的に接続され、前記第２基板の前記第１導電パターンに対して裏面側に設けられた第２導電パターン（８ａ、８ｂ、２０８ａ、２０８ｂ、３０８ａ、３０８ｆ）とを含み、
前記スナバコンデンサは、前記第１導電パターンに接続されており、
前記横型スイッチ素子は、前記第２導電パターンに接続されている、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記横型スイッチ素子は、第１横型スイッチ素子および第２横型スイッチ素子を含み、
前記接続用導体は、前記第１横型スイッチ素子と前記スナバコンデンサとの間に挟まれるように配置された第１接続用導体（７ａ、８ａ、９ａ、２０７ａ、２０８ａ、２０９ａ、３０７ａ、３０８ａ、３０９ａ、３１０ａ、３１１ａ）と、前記第２横型スイッチ素子と前記スナバコンデンサとの間に挟まれるように配置された第２接続用導体（７ｂ、８ｂ、９ｂ、２０７ｂ、２０８ｂ、２０９ｂ、３０７ｂ、３０８ｆ、３０９ｂ、３１０ｂ）とを含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記スナバコンデンサは、複数設けられており、
前記接続用導体は、複数の前記スナバコンデンサに対して共通に用いられている、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置に関し、特に、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとを備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとを備えた電力変換装置が知られている。このような電力変換装置は、たとえば、特開平２０１１−６７０４５号公報に開示されている。【０００３】
上記特開平２０１１−６７０４５号公報には、互いに対向するように配置された金属基板および誘電体基板と、ＭＯＳＦＥＴ（横型スイッチ素子）と、スナバコンデンサとを備えたインバータ装置（電力変換装置）が開示されている。このインバータ装置では、スナバコンデンサの上面側と、スナバコンデンサの下方に配置されたＭＯＳＦＥＴの側面側とが板状の配線により接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２０１１−６７０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、一般に、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとを備えた電力変換装置では、サージ電圧が上昇するのを抑制するために、スナバコンデンサと横型スイッチ素子の電極との間の配線インダクタンスを小さくするのが好ましい。【０００６】
しかしながら、上記特開平２０１１−６７０４５号公報に開示されたインバータ装置では、スナバコンデンサの上面側と、スナバコンデンサの下方に配置されたＭＯＳＦＥＴの側面側とが板状の配線により接続されているため、スナバコンデンサとＭＯＳＦＥＴとの間の電流経路が長くなる。その結果、スナバコンデンサとＭＯＳＦＥＴ（横型スイッチ素子）との間の配線インダクタンスが大きくなるという問題点がある。【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、スナバコンデンサと横型スイッチ素子との間の配線インダクタンスを小さくすることが可能な電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一の局面による電力変換装置は、表面および裏面を含み、表面側に第１電極および第２電極を有するとともに、第１電極と第２電極との間で表面および裏面と平行な横方向に電流が流れる横型スイッチ素子と、横型スイッチ素子に電気的に接続されるスナバコンデンサと、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとの間に挟まれるように配置された接続用導体とを備え、接続用導体を介してスナバコンデンサと横型スイッチ素子とが電気的に接続される電流経路が形成されている。【０００９】
一の局面による電力変換装置では、上記のように構成することによって、たとえばスナバコンデンサが上方で、横型スイッチ素子が下方に位置する場合に、スナバコンデンサと横型スイッチ素子との間を流れる電流が、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとの間に挟まれるように配置された接続用導体を介してスナバコンデンサの下面側から横型スイッチ素子の上面側（または横型スイッチ素子の上面側からスナバコンデンサの下面側）に流れる。これにより、上方に位置するスナバコンデンサの上面側と、下方に位置する横型スイッチ素子の側面側とを接続する配線を介して電流が流れる場合に比べて、スナバコンデンサと横型スイッチ素子との間の電流経路を短くすることができる。その結果、スナバコンデンサと横型スイッチ素子との間の配線インダクタンスを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
上記電力変換装置によれば、スナバコンデンサと横型スイッチ素子との間の配線インダクタンスを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態によるパワーモジュールを含む３相インバータ装置の回路図である。
【図２】第１実施形態によるパワーモジュールを上方から平面的に見た図である。
【図３】図２の１５０−１５０線に沿った断面図である。
【図４】第１実施形態によるパワーモジュールの第１基板を下面側から平面的に見た図である。
【図５】図４に示した第１基板を上面側から平面的に見た図である。
【図６】図４および図５に示した第１基板を上面側から見た斜視図である。
【図７】第１実施形態によるパワーモジュールの第２基板を上面側から平面的に見た図である。
【図８】図７に示した第２基板を下面側から平面的に見た図である。
【図９】図７および図８に示した第２基板を下面側から見た斜視図である。
【図１０】第１実施形態による第１横型スイッチ素子および第２横型スイッチ素子を、ドレイン電極、ソース電極およびゲート電極が設けられた表面側から平面的に見た図である。
【図１１】図１０に示した第１横型スイッチ素子および第２横型スイッチ素子を裏面側から平面的に見た図である。
【図１２】図１０および図１１の１５１−１５１線に沿った断面図である。
【図１３】第１実施形態による第１制御用スイッチ素子および第２制御用スイッチ素子をソース電極およびゲート電極が設けられた表面側から平面的に見た図である。
【図１４】図１３に示した第１制御用スイッチ素子および第２制御用スイッチ素子をドレイン電極が設けられた裏面側から平面的に見た図である。
【図１５】図１３および図１４の１５２−１５２線に沿った断面図である。
【図１６】図３に示したパワーモジュールの内部を流れる電流の電流経路を説明するための図である。
【図１７】第２実施形態によるパワーモジュールを上方から平面的に見た図である。
【図１８】図１７の１５３−１５３線に沿った断面図である。
【図１９】図１７の１５４−１５４線に沿った断面図である。
【図２０】図１７の１５５−１５５線に沿った断面図である。
【図２１】第２実施形態によるパワーモジュールの第１基板を上面側から平面的に見た図である。
【図２２】図２１に示した第１基板を上面側から見た斜視図である。
【図２３】第２実施形態によるパワーモジュールの第２基板を上面側から平面的に見た図である。
【図２４】図２３に示した第２基板を下面側から平面的に見た図である。
【図２５】図２３および図２４に示した第２基板を下面側から見た斜視図である。
【図２６】図１８に示したパワーモジュールの内部を流れる電流の電流経路を説明するための図である。
【図２７】第３実施形態によるパワーモジュールを上方から平面的に見た図である。
【図２８】図２７の１５６−１５６線に沿った断面図である。
【図２９】図２７の１５７−１５７線に沿った断面図である。
【図３０】図２７の１５８−１５８線に沿った断面図である。
【図３１】第３実施形態によるパワーモジュールの第１基板を上面側から平面的に見た図である。
【図３２】図３１に示した第１基板を上面側から見た斜視図である。
【図３３】第３実施形態によるパワーモジュールの第２基板を上面側から平面的に見た図である。
【図３４】図３３に示した第２基板を下面側から平面的に見た図である。
【図３５】図３３および図３４に示した第２基板を下面側から見た斜視図である。
【図３６】図３５の１５９−１５９線に沿った断面図である。
【図３７】図２８に示したパワーモジュールの内部を流れる電流の電流経路を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して、第１実施形態によるパワーモジュール１００ａ、１００ｂおよび１００ｃを含む３相インバータ装置１００の構成について説明する。なお、パワーモジュール１００ａ〜１００ｃおよび３相インバータ装置１００は、「電力変換装置」の一例である。
【００１４】
図１に示すように、３相インバータ装置１００は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の電力変換をそれぞれ行う３個のパワーモジュール１００ａ、１００ｂおよび１００ｃが電気的に並列に接続されることにより構成されている。
【００１５】
パワーモジュール１００ａ、１００ｂおよび１００ｃは、それぞれ、直流電源（図示せず）から入力端子５１ａおよび５１ｂを介して入力される直流電力を３相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の交流電力に変換するように構成されている。そして、パワーモジュール１００ａ、１００ｂおよび１００ｃは、それぞれ、上記のように変換したＵ相、Ｖ相およびＷ相の交流電力を、出力端子５２ａ、５２ｂおよび５２ｃを介して外部に出力するように構成されている。なお、出力端子５２ａ〜５２ｃは、モータ（図示せず）などに接続されている。
【００１６】
また、パワーモジュール１００ａ、１００ｂおよび１００ｃは、ハーフブリッジ回路１０１ａ、１０１ｂおよび１０１ｃにそれぞれ２個ずつ電気的に並列に接続されたスナバコンデンサ１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃを備える。
【００１７】
ハーフブリッジ回路１０１ａは、２個の横型スイッチ素子（第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａ）と、２個の横型スイッチ素子の各々にカスコード接続された２個の制御用スイッチ素子（第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａ）とを含む。なお、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａは、共に、ノーマリオン型のスイッチ素子（ゲート電極Ｇ１ａおよびＧ２ａに印加される電圧が０Ｖのときにドレイン電極Ｄ１ａおよびＤ２ａとソース電極Ｓ１ａおよびＳ２ａとの間で電流が流れるように構成されたスイッチ素子）である。また、第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａは、共に、ノーマリオフ型のスイッチ素子（ゲート電極Ｇ３ａおよびＧ４ａに印加される電圧が０Ｖのときにドレイン電極Ｄ３ａおよびＤ４ａとソース電極Ｓ３ａおよびＳ４ａとの間で電流が流れないように構成されたスイッチ素子）である。
【００１８】
ここで、第１実施形態では、第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）のゲート電極Ｇ１ａ（Ｇ２ａ）は、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）のソース電極Ｓ３ａ（Ｄ４ａ）に接続されている。これにより、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）は、制御端子５３ａ（５４ａ）から入力される制御信号に基づいてスイッチングを行うことにより、第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）の駆動（スイッチング）の制御を行うように構成されている。その結果、ノーマリオン型の第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）と、ノーマリオフ型の第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）とからなるスイッチ回路Ｓ１ａ（Ｓ２ａ）は、全体として、ノーマリオフ型のスイッチ回路として制御されるように構成されている。
【００１９】
また、上記ハーフブリッジ回路１０１ａと同様に、ハーフブリッジ回路１０１ｂも、ノーマリオン型の２個の横型スイッチ素子（第１横型スイッチ素子１１ｂおよび第２横型スイッチ素子１２ｂ）を含む。また、ハーフブリッジ回路１０１ｂは、上記２個の横型スイッチ素子の各々にカスコード接続されたノーマリオフ型の２個の制御用スイッチ素子（第１制御用スイッチ素子１３ｂおよび第２制御用スイッチ素子１４ｂ）を含む。そして、ノーマリオン型の第１横型スイッチ素子１１ｂ（第２横型スイッチ素子１２ｂ）と、ノーマリオフ型の第１制御用スイッチ素子１３ｂ（第２制御用スイッチ素子１４ｂ）とによって、ノーマリオフ型のスイッチ回路Ｓ１ｂ（Ｓ２ｂ）が構成されている。なお、第１制御用スイッチ素子１３ｂ（第２制御用スイッチ素子１４ｂ）は、制御端子５３ｂ（５４ｂ）から入力される制御信号に基づいてスイッチングを行うことにより、第１横型スイッチ素子１１ｂ（第２横型スイッチ素子１２ｂ）のスイッチングの制御を行うように構成されている。
【００２０】
また、上記ハーフブリッジ回路１０１ａおよび１０１ｂと同様に、ハーフブリッジ回路１０１ｃも、ノーマリオン型の２個の横型スイッチ素子（第１横型スイッチ素子１１ｃおよび第２横型スイッチ素子１２ｃ）を含む。また、ハーフブリッジ回路１０１ｃは、上記２個の横型スイッチ素子の各々にカスコード接続されたノーマリオフ型の２個の制御用スイッチ素子（第１制御用スイッチ素子１３ｃおよび第２制御用スイッチ素子１４ｃ）を含む。そして、ノーマリオン型の第１横型スイッチ素子１１ｃ（第２横型スイッチ素子１２ｃ）と、ノーマリオフ型の第１制御用スイッチ素子１３ｃ（第２制御用スイッチ素子１４ｃ）とによって、ノーマリオフ型のスイッチ回路Ｓ１ｃ（Ｓ２ｃ）が構成されている。なお、第１制御用スイッチ素子１３ｃ（第２制御用スイッチ素子１４ｃ）は、制御端子５３ｃ（５４ｃ）から入力される制御信号に基づいてスイッチングを行うことにより、第１横型スイッチ素子１１ｃ（第２横型スイッチ素子１２ｃ）のスイッチングの制御を行うように構成されている。
【００２１】
次に、図２〜図１５を参照して、第１実施形態によるパワーモジュール１００ａ、１００ｂおよび１００ｃの具体的な構成（構造）について説明する。なお、パワーモジュール１００ａ、１００ｂおよび１００ｃは、それぞれ略同様の構成を有するので、以下では、Ｕ相の電力変換を行うパワーモジュール１００ａについてのみ説明する。
【００２２】
図２および図３に示すように、パワーモジュール１００ａは、第１基板１と、２個の横型スイッチ素子（第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａ）と、２個の制御用スイッチ素子（第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａ）と、２個のスナバコンデンサ１０２ａと、第２基板５とを備える。
【００２３】
図３に示すように、第１基板１と第２基板５とは、互いに対向するように、上下方向（Ｚ方向）に所定の間隔を隔てて配置されている。具体的には、第１基板１が下方（矢印Ｚ１方向側）に配置されているとともに、第２基板５が上方（矢印Ｚ２方向側）に配置されている。また、第１横型スイッチ素子１１ａ、第２横型スイッチ素子１２ａ、第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａは、第１基板１の上面（矢印Ｚ２方向側の表面）と、第２基板５の下面（矢印Ｚ１方向側の裏面）との間に配置されている。また、スナバコンデンサ１０２ａは、第２基板５の上面に配置されている。また、第１基板１の上面と第２基板５の下面との間には、封止樹脂６０が充填されている。
【００２４】
図４〜図６に示すように、第１基板１は、絶縁板２と、絶縁板２の下面（矢印Ｚ１方向側の面）に形成された放熱層３と、絶縁板２の上面（矢印Ｚ２方向側の面）に形成された４個の導電パターン４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄとを含む。また、図７〜図９に示すように、第２基板５は、絶縁板６と、絶縁板６の上面に形成された５個の導電パターン７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄおよび７ｅと、絶縁板６の下面に形成された６個の導電パターン８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅおよび８ｆとを含む。ここで、導電パターン７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄおよび７ｅと、導電パターン８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄおよび８ｅとは、それぞれ、絶縁板２を上下方向（Ｚ方向）に貫通するように設けられた柱状導体９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄおよび９ｅを介して電気的に接続されている。なお、導電パターン７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄおよび７ｅと、導電パターン８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄおよび８ｅとは、それぞれ、柱状導体９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄおよび９ｅではなく、貫通ビアのような中空状の導体を介して電気的に接続されていてもよい。
【００２５】
ここで、第１実施形態では、図３に示すように、第２基板５は、スナバコンデンサ１０２ａと、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間に挟まれるように配置されている。すなわち、スナバコンデンサ１０２ａは、第２基板５に対して上方（矢印Ｚ２方向側）に配置されているとともに、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａは、第２基板に対して下方（矢印Ｚ１方向側）に配置されている。これにより、第２基板５に設けられた導電パターン７ａ〜７ｅ、８ａ〜８ｆおよび柱状導体９ａ〜９ｅは、スナバコンデンサ１０２ａと、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間に挟まれるように配置されている。なお、導電パターン７ａ〜７ｅ、８ａ〜８ｆおよび柱状導体９ａ〜９ｅは、「接続用導体」の一例である。
【００２６】
また、図３に示すように、スナバコンデンサ１０２ａの一方電極Ｃ１ａは、第２基板５の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン７ａに接続されている。この導電パターン７ａは、柱状導体９ａと、第２基板５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン８ａとを介して第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａに接続されている。これにより、導電パターン７ａ、８ａおよび柱状導体９ａは、スナバコンデンサ１０２ａの一方電極Ｃ１ａと、第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａとの間に挟まれるように配置されている。なお、導電パターン７ａおよび８ａは、それぞれ、「第１導電パターン」および「第２導電パターン」の一例である。また、導電パターン７ａ、８ａおよび柱状導体９ａは、「第１接続用導体」の一例である。
【００２７】
また、スナバコンデンサ１０２ａの他方電極Ｃ２ａは、第２基板５の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン７ｂに接続されている。この導電パターン７ｂは、柱状導体９ｂと、第２基板５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン８ｂと、第２制御用スイッチ素子１４ａと、第１基板１の上面の導電パターン４ｂとを介して第２横型スイッチ素子１２ａのソース電極Ｓ２ａに接続されている。これにより、導電パターン７ｂ、８ｂおよび柱状導体９ｂは、スナバコンデンサ１０２ａの他方電極Ｃ２ａと、第２横型スイッチ素子１２ａのソース電極Ｓ２ａとの間に挟まれるように配置されている。なお、導電パターン７ｂおよび８ｂは、それぞれ、「第１導電パターン」および「第２導電パターン」の一例である。また、導電パターン７ｂ、８ｂおよび柱状導体９ｂは、「第２接続用導体」の一例である。
【００２８】
ここで、図１０〜図１２に示すように、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａは、それぞれ、表面および裏面に電極を有する半導体ベアチップにより構成されている。具体的には、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａは、それぞれ、３個の電極（ゲート電極Ｇ１ａおよびＧ２ａ、ソース電極Ｓ１ａおよびＳ２ａ、および、ドレイン電極Ｄ１ａおよびＤ２ａ）を有するＭＯＳＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）の半導体ベアチップにより構成されている。なお、ソース電極Ｓ１ａ（Ｓ２ａ）およびドレイン電極Ｄ１ａ（Ｄ２ａ）は、「第１電極」および「第２電極」の一例である。また、ゲート電極Ｇ１ａ（Ｇ２ａ）は、「第３電極」の一例である。
【００２９】
また、第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）は、ゲート電極Ｇ１ａ（Ｇ２ａ）と、ソース電極Ｓ１ａ（Ｓ２ａ）と、ドレイン電極Ｄ１ａ（Ｄ２ａ）とがそれぞれ同じ側の面（表面）に設けられるように構成されている。これにより、図１２の矢印付きの一点鎖線に示すように、第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）の内部の表面近傍では、ソース電極Ｓ１ａ（Ｓ２ａ）とドレイン電極Ｄ１ａ（Ｄ２ａ）との間で横方向（表面および裏面と平行な方向）に電流が流れるように構成されている。なお、第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）は、ゲート電極Ｇ１ａ（Ｇ２ａ）、ソース電極Ｓ１ａ（Ｓ２ａ）およびドレイン電極Ｄ１ａ（Ｄ２ａ）とは反対側の面（裏面）にも、電極Ｅ１ａ（Ｅ２ａ）を有する。
【００３０】
また、図１３〜図１５に示すように、上記第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）と同様に、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）も、表面および裏面を有する半導体ベアチップにより構成されている。また、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）は、ゲート電極Ｇ３ａ（Ｇ４ａ）、ソース電極Ｓ３ａ（Ｓ４ａ）およびドレイン電極Ｄ３ａ（Ｄ４ａ）を有する。ここで、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）は、上記第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）と異なり、ソース電極Ｓ３ａ（Ｓ４ａ）とドレイン電極Ｄ３ａ（Ｄ４ａ）とが互いに異なる側の面に設けられるように構成されている。具体的には、ソース電極Ｓ３ａ（Ｓ４ａ）は、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）の表面に設けられている一方、ドレイン電極Ｄ３ａ（Ｄ４ａ）は、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）の裏面に設けられている。これにより、図１５の矢印付きの一点鎖線に示すように、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）の内部では、ソース電極Ｓ３ａ（Ｓ４ａ）とドレイン電極Ｄ３ａ（Ｄ４ａ）との間で縦方向（表面および裏面と垂直な方向）に電流が流れるように構成されている。
【００３１】
ここで、図３に示すように、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａは、第１基板１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）に、互いに表裏逆向きに配置されている。第１横型スイッチ素子１１ａの表面側のドレイン電極Ｄ１ａ、ソース電極Ｓ１ａおよびゲート電極Ｇ１ａは、それぞれ、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第２基板５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン８ａ、８ｆおよび８ｃ（図８および図９参照）に接合されている。その一方、第２横型スイッチ素子１２ａの表面側のドレイン電極Ｄ２ａ、ソース電極Ｓ２ａおよびゲート電極Ｇ２ａは、それぞれ、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第１基板１の上面の導電パターン４ａ、４ｂおよび４ｃ（図５および図６参照）に接合されている。また、第１横型スイッチ素子１１ａの裏面側の電極Ｅ１ａは、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第１基板１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン４ａに接合されている。その一方、第２横型スイッチ素子１２ａの裏面側の電極Ｅ２ａは、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第２基板５の下面の導電パターン８ｂに接合されている。
【００３２】
また、図３に示すように、第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａは、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａに対して外側に配置されている。すなわち、第１制御用スイッチ素子１３ａは、第１横型スイッチ素子１１ａに対して右側（矢印Ｘ２方向側）に配置されているとともに、第２制御用スイッチ素子１４ａは、第２横型スイッチ素子１２ａに対して左側（矢印Ｘ１方向側）に配置されている。なお、上記第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａと同様に、第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａも、第１基板１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）に、互いに表裏逆向きに配置されている。
【００３３】
図３に示すように、第１制御用スイッチ素子１３ａの表面側のソース電極Ｓ３ａおよびゲート電極Ｇ３ａは、それぞれ、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第１基板１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン４ｄおよび４ａ（図５および図６参照）に接合されている。その一方、第２制御用スイッチ素子１４ａの表面側のソース電極Ｓ４ａおよびゲート電極Ｇ４ａは、それぞれ、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第２基板５の下面の導電パターン８ｂおよび８ｅ（図８および図９参照）に接合されている。また、第１制御用スイッチ素子１３ａの裏面側のドレイン電極Ｄ３ａは、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第２基板５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン８ｆ（図８および図９参照）に接合されている。その一方、第２制御用スイッチ素子１４ａの裏面側のドレイン電極Ｄ４ａは、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第１基板１の上面の導電パターン４ｂ（図５および図６参照）に接合されている。
【００３４】
なお、第１実施形態では、図８および図９に示すように、第２基板５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン８ｃの右側（矢印Ｘ２方向側）の端部近傍には、第１基板１側（矢印Ｚ１方向側）に突出する凸部が設けられている。また、図５および図６に示すように、第１基板１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン４ａの右側の端部近傍には、第２基板５側（矢印Ｚ２方向側）に突出する凸部が設けられている。そして、導電パターン８ｃの凸部と、導電パターン４ａの凸部とは、半田などからなる接合層（図示せず）を介して接合されている。これにより、導電パターン８ｃに接合された第１横型スイッチ素子１１ａのゲート電極Ｇ１ａと、導電パターン４ａに接合された第１制御用スイッチ素子１３ａのソース電極Ｓ３ｂとが導電パターン４ａおよび導電パターン８ｃを介して電気的に接続されている。
【００３５】
また、図５および図６に示すように、第１基板１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン４ｃの左側（矢印Ｘ１方向側）の端部近傍には、第２基板５側（矢印Ｚ２方向側）に突出する凸部が設けられている。また、図８および図９に示すように、第２基板５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン８ｂの左側の端部近傍には、第１基板１側（矢印Ｚ１方向側）に突出する凸部が設けられている。そして、導電パターン４ｃの凸部と、導電パターン８ｂの凸部とは、半田などからなる接合層（図示せず）を介して接合されている。これにより、導電パターン４ｃに接続された第２横型スイッチ素子１２ａのゲート電極Ｇ２ａと、導電パターン８ｂに接合された第２制御用スイッチ素子１４ａのソース電極Ｓ４ａとが導電パターン４ｃおよび８ｂを介して電気的に接続されている。
【００３６】
また、図５および図６に示すように、第１基板１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン４ｄの右側（矢印Ｘ２方向側）の端部近傍にも、第２基板５側（矢印Ｚ２方向側）に突出する凸部が設けられている。そして、導電パターン４ｄの凸部と、第２基板５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン８ｄとは、半田などからなる接合層（図示せず）を介して接合されている。また、図８および図９に示すように、第２基板５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン８ｆの右側の端部近傍にも、第１基板１側（矢印Ｚ１方向側）に突出する凸部が設けられている。この導電パターン８ｆの凸部は、図３に示すように、第１基板１の上面に対する高さ（Ｚ方向の高さ）が互いに異なる第１横型スイッチ素子１１ａのソース電極Ｓ１ａと第１制御用スイッチ素子１３ａのドレイン電極Ｄ３ａとを電気的に接続するために設けられている。
【００３７】
上記のような構成により、第１実施形態では、第２基板５の導電パターン７ａは、柱状導体９ａと、導電パターン８ａとを介して第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａに接続されている。したがって、導電パターン７ａは、直流電源（図示せず）に接続される入力端子５１ａ（図１参照）を構成する。また、第２基板の導電パターン７ｂは、柱状導体９ｂと、導電パターン８ｂとを介して第２制御用スイッチ素子１４ａのソース電極Ｓ４ａに接続されている。したがって、導電パターン７ｂは、直流電源（図示せず）に接続される入力端子５１ｂ（図１参照）を構成する。
【００３８】
また、第２基板５の導電パターン７ｃは、柱状導体９ｃと、導電パターン８ｃと、第１基板１の導電パターン４ａとを介して第１制御用スイッチ素子１３ａのソース電極Ｓ３ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａのドレイン電極Ｄ２ａに接続されている。したがって、導電パターン７ｃは、モータ（図示せず）などに接続されるＵ相の出力端子５２ａ（図１参照）を構成する。
【００３９】
また、第２基板５の導電パターン７ｄは、柱状導体９ｄと、導電パターン８ｄと、第１基板１の導電パターン４ｄとを介して第１制御用スイッチ素子１３ａのゲート電極Ｇ３ａに接続されている。したがって、導電パターン７ｄは、第１制御用スイッチ素子１３ａをスイッチングさせるための制御信号が入力される制御端子５３ａ（図１参照）を構成する。また、第２基板の導電パターン７ｅは、柱状導体９ｅと、導電パターン８ｅとを介して第２制御用スイッチ素子１４ａのゲート電極Ｇ４ａに接続されている。したがって、導電パターン７ｅは、第２制御用スイッチ素子１４ａをスイッチングさせるための制御信号が入力される制御端子５４ａ（図１参照）を構成する。
【００４０】
なお、第１実施形態では、図２に示すように、２個のスナバコンデンサ１０２ａは、共に、第２基板５の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン７ａおよび７ｂに跨って配置されている。具体的には、２個のスナバコンデンサ１０２ａの一方電極Ｃ１ａは、共に、半田などからなる接合材（図示せず）を介して導電パターン７ａに接合されている。また、２個のスナバコンデンサ１０２ａの他方電極Ｃ２ａは、共に、半田などからなる接合材（図示せず）を介して導電パターン７ｂに接合されている。これにより、導電パターン７ａおよび７ｂは、２個のスナバコンデンサ１０２ａに対して共通に用いられている。
【００４１】
次に、図１および図１６を参照して、第１実施形態によるパワーモジュール１００ａのスナバコンデンサ１０２ａと、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間を流れる電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６、Ｉ７、Ｉ８およびＩ９（図１参照）により形成される電流経路Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８およびＣ９（図１６参照）について説明する。
【００４２】
図１６に示すように、スナバコンデンサ１０２ａの一方電極Ｃ１ａから第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａに流れる電流Ｉ１（図１参照）は、導電パターン７ａ、柱状導体９ａおよび導電パターン８ａを介して下方向（矢印Ｚ１方向）に流れる。これにより、第１基板１および第２基板５に対して略垂直な方向に延びる電流経路Ｃ１が形成される。また、第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａからソース電極Ｓ１ａに流れる電流Ｉ２（図１参照）は、第１横型スイッチ素子１１ａの表面に沿って右方向（矢印Ｘ２方向）に流れる。これにより、第１基板１および第２基板５に対して略平行な方向に延びる電流経路Ｃ２が形成される。
【００４３】
次に、第１横型スイッチ素子１１ａのソース電極Ｓ１ａから第１制御用スイッチ素子１３ａのドレイン電極Ｄ３ａに流れる電流Ｉ３（図１参照）は、導電パターン８ｆの平板状の部分を介して右方向（矢印Ｘ２方向）に流れた後に、導電パターン８ｆの右側（矢印Ｘ２方向側）の端部に設けられた凸部を介して下方向（矢印Ｚ１方向）に流れる。これにより、第１基板１および第２基板５に対して略平行な方向に延びる長い部分と、第１基板１および第２基板５に対して略垂直な方向に延びる短い部分とを有する電流経路Ｃ３が形成される。
【００４４】
次に、第１制御用スイッチ素子１３ａのドレイン電極Ｄ３ａからソース電極Ｓ３ａに流れる電流Ｉ４（図１参照）は、第１制御用スイッチ素子１３ａの表面および裏面と直交するように第１制御用スイッチ素子１３ａの内部を下方向（矢印Ｚ１方向）に流れる。これにより、第１基板１および第２基板５に対して略垂直な方向に延びる電流経路Ｃ４が形成される。また、第１制御用スイッチ素子１３ａのソース電極Ｓ３ａから第２横型スイッチ素子１２ａのドレイン電極Ｄ２ａに流れる電流Ｉ５（図１参照）は、導電パターン４ａを介して左方向（矢印Ｘ１方向）に流れる。これにより、第１基板１および第２基板５に対して略平行な方向に延びる電流経路Ｃ５が形成される。
【００４５】
次に、第２横型スイッチ素子１２ａのドレイン電極Ｄ２ａからソース電極Ｓ２ａに流れる電流Ｉ６（図１参照）は、第２横型スイッチ素子１２ａの表面に沿って左方向（矢印Ｘ１方向）に流れる。これにより、第１基板１および第２基板５に対して略平行な方向に延びる電流経路Ｃ６が形成される。また、第２横型スイッチ素子１２ａのソース電極Ｓ２ａから第２制御用スイッチ素子１４ａのドレイン電極Ｄ４ａに流れる電流Ｉ７（図１参照）は、導電パターン４ｂを介して左方向（矢印Ｘ１方向）に流れる。これにより、第１基板１および第２基板５に対して略平行な方向に延びる電流経路Ｃ７が形成される。
【００４６】
次に、第２制御用スイッチ素子１４ａのドレイン電極Ｄ４ａからソース電極Ｓ４ａに流れる電流Ｉ８（図１参照）は、第２制御用スイッチ素子１４ａの表面および裏面と直交するように第２制御用スイッチ素子１４ａの内部を上方向（矢印Ｚ２方向）に流れる。これにより、第１基板１および第２基板５に対して略垂直な方向に延びる電流経路Ｃ８が形成される。また、第２制御用スイッチ素子１４ａのソース電極Ｓ４ａからスナバコンデンサ１０２ａの他方電極Ｃ２ａに流れる電流Ｉ９（図１参照）は、導電パターン８ｂの左側（矢印Ｘ１方向側）の端部の凸部を介して上方向（矢印Ｚ２方向）に流れた後に、導電パターン８ｂの平板状の部分を介して右方向（矢印Ｘ２方向）に流れる。そして、このように導電パターン８ｂの平板状の部分を介して右方向に流れた電流は、柱状導体９ｂおよび導電パターン７ｂを介して上方向（矢印Ｚ２方向）に流れる。これにより、第１基板１および第２基板５に対して略平行な方向に延びる長い部分と、第１基板１および第２基板５に対して略垂直な方向に延びる短い部分とを有する電流経路Ｃ９が形成される。
【００４７】
上記のように、スナバコンデンサ１０２ａと、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間を流れる電流Ｉ１〜Ｉ９（図１参照）により形成される電流経路Ｃ１〜Ｃ９（図１６参照）は、第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａとソース電極Ｓ１ａとの間で横方向（矢印Ｘ２方向）に流れる電流経路Ｃ２と、電流経路Ｃ２に対して略逆方向の電流経路Ｃ５とを含む。また、電流経路Ｃ１〜Ｃ９は、第２横型スイッチ素子１２ａのドレイン電極Ｄ２ａとソース電極Ｓ２ａとの間で横方向（矢印Ｘ１方向）に流れる電流経路Ｃ６と、電流経路Ｃ６に対して略逆方向の電流経路Ｃ９とを含む。なお、電流経路Ｃ２およびＣ６は、「第１電流経路」の一例である。また、電流経路Ｃ５およびＣ９は、「第２電流経路」の一例である。
【００４８】
ここで、電流経路Ｃ２（Ｃ６）と、電流経路Ｃ５（Ｃ９）とは、これらの電流経路Ｃ２およびＣ５（Ｃ６およびＣ９）に電流が流れることに起因して発生する磁束の変化の打ち消しが可能な近接距離に配置されている。具体的には、電流経路Ｃ２（Ｃ６）と、電流経路Ｃ５（Ｃ９）とは、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａの上下方向（Ｚ方向）の厚みと略同じ長さの距離を隔てて配置されている。なお、電流経路Ｃ２（Ｃ６）と、電流経路Ｃ５（Ｃ９）とは、互いに対向するように配置されている。
【００４９】
第１実施形態では、上記のように、導電パターン７ａ〜７ｅと、導電パターン８ａ〜８ｆと、導電パターン７ａ〜７ｅおよび導電パターン８ａ〜８ｅを接続する柱状導体９ａ〜９ｅとを含む第２基板５を、上方（矢印Ｚ２方向側）に位置するスナバコンデンサ１０２ａと、下方（矢印Ｚ１方向側）に位置する第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）との間に挟まれるように配置する。これにより、上方に位置するスナバコンデンサ１０２ａと、下方に位置する第１横型スイッチ素子１１ａとの間を流れる電流Ｉ１（図１参照）が、第２基板５の導電パターン７ａ、８ａおよび柱状導体９ａを介してスナバコンデンサ１０２ａの下面側から第１横型スイッチ素子１１ａの上面側に流れる。また、上方に位置するスナバコンデンサ１０２ａと、下方に位置する第２横型スイッチ素子１２ａとの間を流れる電流Ｉ９（図１参照）が、第２基板５の導電パターン７ｂ、８ｂおよび柱状導体９ｂを介して第２横型スイッチ素子１２ａの上面側からスナバコンデンサ１０２ａの下面側に流れる。その結果、上方に位置するスナバコンデンサ１０２ａの上面側と、下方に位置する第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）の側面側とを接続する配線を介して電流が流れる場合に比べて、スナバコンデンサ１０２ａと第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）との間の電流経路を短くすることができる。これにより、スナバコンデンサ１０２ａと第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）との間の配線インダクタンスを小さくすることができる。
【００５０】
また、第１実施形態では、上記のように、第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）の駆動を制御する第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）を第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）にカスコード接続する。これにより、第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）がノーマリオン型である場合でも、ノーマリオフ型の第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）を用いることによって、第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）と第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）とからなるスイッチ回路Ｓ１ａ（Ｓ２ａ）を、全体として、ノーマリオフ型として制御することができる。その結果、制御端子５３ａおよび５４ａに制御信号が入力される前に入力端子５１ａおよび５１ｂに電圧が印加された場合でも、スイッチ回路Ｓ１ａおよびＳ２ａに電流は流れないので、入力端子５１ａおよび５１ｂ間が短絡するのを抑制することができる。これにより、パワーモジュール１００ａの信頼性を高めることができる。
【００５１】
また、第１実施形態では、上記のように、第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）の制御用のゲート電極Ｇ１ａ（Ｇ２ａ）を、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）の電流が流入または流出するソース電極Ｓ３ａ（Ｓ４ａ）に接続する。これにより、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）によって、容易に、第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）の駆動を制御することができる。
【００５２】
また、第１実施形態では、上記のように、第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａとソース電極Ｓ１ａとの間で横方向（矢印Ｘ２方向）に流れる電流経路Ｃ２（図１６参照）と、電流経路Ｃ２に対して略逆方向の電流経路Ｃ５（図１６参照）とを、磁束の変化の打ち消しが可能な近接距離に配置する。また、第２横型スイッチ素子１２ａのドレイン電極Ｄ２ａとソース電極Ｓ２ａとの間で横方向（矢印Ｘ１方向）に流れる電流経路Ｃ６（図１６参照）と、電流経路Ｃ６に対して略逆方向に流れる電流経路Ｃ９（図１６参照）とを、磁束の変化の打ち消しが可能な近接距離に配置する。これにより、スナバコンデンサ１０２ａと第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間を流れる電流経路Ｃ１〜Ｃ９（図１６参照）のうち、電流経路Ｃ２およびＣ６に発生する磁束の変化を、電流経路Ｃ５およびＣ９に発生する磁束の変化によってそれぞれ相殺することができる。その結果、スナバコンデンサ１０２ａと第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間の配線インダクタンスをより小さくすることができる。
【００５３】
また、第１実施形態では、上記のように、電流経路Ｃ２（Ｃ６）と電流経路Ｃ５（Ｃ９）とを、互いに対向するように配置する。これにより、電流経路Ｃ２（Ｃ６）に発生する磁束の変化を、電流経路Ｃ５（Ｃ９）に発生する磁束の変化によって確実に相殺することができるので、スナバコンデンサ１０２ａと第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間の配線インダクタンスを確実に小さくすることができる。
【００５４】
また、第１実施形態では、上記のように、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａを、第１基板１と第２基板５との間に挟まれるように配置する。これにより、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａを、第１基板１と第２基板５との間に機械的に安定した状態で保持することができる。
【００５５】
また、第１実施形態では、上記のように、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａに加えて、第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａも、第１基板１と第２基板５との間に挟まれるように配置する。これにより、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａに加えて、第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａも、第１基板１と第２基板５との間に機械的に安定した状態で保持することができる。
【００５６】
また、第１実施形態では、上記のように、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａを、第１基板１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）に、互いに表裏逆向きに配置する。これにより、第１横型スイッチ素子１１ａの表面側のドレイン電極Ｄ１ａ、ソース電極Ｓ１ａおよびゲート電極Ｇ１ａを、それぞれ、第２基板５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン８ａ、８ｆおよび８ｃに接合する工程の簡易化を図ることができる。また、第２横型スイッチ素子１２ａの表面側のドレイン電極Ｄ２ａ、ソース電極Ｓ２ａおよびゲート電極Ｇ２ａを、それぞれ、第１基板１の上面の導電パターン４ａ、４ｂおよび４ｃに接合する工程の簡易化を図ることができる。
【００５７】
また、第１実施形態では、上記のように、第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａを、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａに対して左右方向（Ｘ方向）の外側に配置する。これにより、第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａを第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａの内側に配置する場合に比べて、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａからの熱による影響を受けにくい場所に第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａを配置することができる。その結果、第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａを良好に動作させることができる。
【００５８】
また、第１実施形態では、上記のように、第１基板１の下面（矢印Ｚ１方向側の面）に、放熱層３を形成する。これにより、放熱層３によって、パワーモジュール１００ａの放熱性を高めることができる。
【００５９】
また、第１実施形態では、上記のように、第１基板１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）と第２基板５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）との間に、封止樹脂６０を充填する。これにより、封止樹脂６０によって、第１基板１の上面と第２基板５の下面との間に異物が侵入するのを抑制することができる。また、絶縁の信頼性を高めることができる。
【００６０】
また、第１実施形態では、上記のように、スナバコンデンサ１０２ａを、第２基板５の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン７ａおよび７ｂに接続する。また、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａを、それぞれ、上記導電パターン７ａおよび７ｂに柱状導体９ａおよび９ｂを介して電気的に接続された第２基板５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン８ａおよび８ｂに接続する。これにより、接合面積の大きい導電パターン７ａおよび７ｂにスナバコンデンサ１０２ａを接合することができるので、スナバコンデンサ１０２ａを導電パターン７ａおよび７ｂに接合する工程の簡易化を図ることができる。また、スナバコンデンサ１０２ａと第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間に第２基板５が挟まれる構成を、簡易な工程によって容易に実現することができる。
【００６１】
また、第１実施形態では、上記のように、第２基板５の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン７ａおよび７ｂを、それぞれ、２個のスナバコンデンサ１０２ａの２個の一方電極Ｃ１ａおよび２個の他方電極Ｃ２ａに対して共通に用いる。これにより、第２基板５の上面に、２個のスナバコンデンサ１０２ａの２個の一方電極Ｃ１ａおよび２個の他方電極Ｃ２ａの各々に対応する合計４個の導電パターンを設ける場合と異なり、第２基板５の構造の簡略化を図ることができる。
【００６２】
（第２実施形態）
次に、図１７〜図２６を参照して、第２実施形態によるパワーモジュール２００ａについて説明する。この第２実施形態では、第１横型スイッチ素子１１ａと第２横型スイッチ素子１２ａとが互いに表裏逆向きに配置された上記第１実施形態と異なり、第１横型スイッチ素子１１ａと第２横型スイッチ素子１２ａとが共に表裏同じ向きに配置された例について説明する。なお、パワーモジュール２００ａは、「電力変換装置」の一例である。
【００６３】
まず、図１７〜図２５を参照して、第２実施形態によるパワーモジュール２００ａの構成について説明する。なお、このパワーモジュール２００ａは、３相インバータ装置においてＵ相の電力変換を行うものとする。すなわち、この第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、パワーモジュール２００ａと略同様の構成を有する２つのパワーモジュール（Ｖ相およびＷ相の電力変換を行うパワーモジュール）がパワーモジュール２００ａとは別々に設けられている。以下では、簡単化のため、Ｕ相の電力変換を行うパワーモジュール２００ａについてのみ説明する。
【００６４】
図１７〜図２０に示すように、パワーモジュール２００ａは、第１基板２０１と、２個の横型スイッチ素子（第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａ）と、２個の制御用スイッチ素子（第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａ）と、２個のスナバコンデンサ１０２ａと、第２基板２０５とを備える。また、第１基板２０１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）と、第２基板２０５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）との間には、封止樹脂６０が充填されている。なお、図１９および図２０では、説明の便宜上、封止樹脂６０の図示を省略している。
【００６５】
また、図２１および図２２に示すように、第１基板２０１は、絶縁板２と、絶縁板２の上面（矢印Ｚ２方向側の面）に形成された２個の導電パターン２０４ａおよび２０４ｂとを含む。この第１基板２０１の絶縁板２の下面（矢印Ｚ１方向側の面）には、放熱層３（図１８〜図２０参照）が形成されている。また、図２３〜図２５に示すように、第２基板２０５は、絶縁板２０６と、絶縁板２０６の上面に形成された５個の導電パターン２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ、２０７ｄおよび２０７ｅと、絶縁板２０６の下面に形成された７個の導電パターン２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、２０８ｄ、２０８ｅ、２０８ｆおよび２０８ｇとを含む。なお、導電パターン２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ、２０７ｄおよび２０７ｅと、導電パターン２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、２０８ｄおよび２０８ｅとは、それぞれ、絶縁板２０６を上下方向（Ｚ方向）に貫通するように設けられた柱状導体２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃ、２０９ｄおよび２０９ｅを介して互いに電気的に接続されている。
【００６６】
ここで、図１８〜図２０に示すように、第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、第２基板２０５は、スナバコンデンサ１０２ａと、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間に挟まれるように配置されている。すなわち、第２基板２０５に設けられた導電パターン２０７ａ〜２０７ｅ、２０８ａ〜２０８ｇおよび柱状導体２０９ａ〜２０９ｅは、スナバコンデンサ１０２ａと、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間に挟まれるように配置されている。なお、導電パターン２０７ａ〜２０７ｅ、２０８ａ〜２０８ｇおよび柱状導体２０９ａ〜２０９ｅは、「接続用導体」の一例である。
【００６７】
図１８に示すように、スナバコンデンサ１０２ａの一方電極Ｃ１ａは、第２基板２０５の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン２０７ａに接続されている。この導電パターン２０７ａは、柱状導体２０９ａと、第２基板２０５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン２０８ａとを介して第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａに接続されている。これにより、導電パターン２０７ａ、２０８ａおよび柱状導体２０９ａは、スナバコンデンサ１０２ａの一方電極Ｃ１ａと、第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａとの間に挟まれるように配置されている。なお、導電パターン２０７ａおよび２０８ａは、それぞれ、「第１導電パターン」および「第２導電パターン」の一例である。また、導電パターン２０７ａ、２０８ａおよび柱状導体２０９ａは、「第１接続用導体」の一例である。
【００６８】
また、スナバコンデンサ１０２ａの他方電極Ｃ２ａは、第２基板２０５の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン２０７ｂに接続されている。この導電パターン２０７ｂは、柱状導体２０９ｂと、第２基板２０５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン２０８ｂと、第２制御用スイッチ素子１４ａとを介して第２横型スイッチ素子１２ａのソース電極Ｓ２ａに接続されている。これにより、導電パターン２０７ｂ、２０８ｂおよび柱状導体２０９ｂは、スナバコンデンサ１０２ａの他方電極Ｃ２ａと、第２横型スイッチ素子１２ａのソース電極Ｓ２ａとの間に挟まれるように配置されている。なお、導電パターン２０７ｂおよび２０８ｂは、それぞれ、「第１導電パターン」および「第２導電パターン」の一例である。また、導電パターン２０７ｂ、２０８ｂおよび柱状導体２０９ｂは、「第２接続用導体」の一例である。
【００６９】
ここで、図１８に示すように、第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａが、第１基板２０１の上面（矢印Ｚ１方向側の面）に、共に表裏同じ向きに配置されている。具体的には、第１横型スイッチ素子１１ａの裏面側の電極Ｅ１ａは、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第１基板２０１の上面の導電パターン２０４ａに接合されている。また、第２横型スイッチ素子１２ａの裏面側のＥ２ａは、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第１基板２０１の上面の導電パターン２０４ｂに接合されている。
【００７０】
また、第２実施形態では、第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａは、それぞれ、第１基板２０１の上面（矢印Ｚ１方向側の面）に搭載された第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａと、第２基板２０５との間に挟まれるように配置されている。また、第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａは、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａの表面に、共に表裏同じ向きに配置されている。
【００７１】
図１８に示すように、第１制御用スイッチ素子１３ａの裏面側のドレイン電極Ｄ３ａは、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第１横型スイッチ素子１１ａの表面側のソース電極Ｓ１ａに接合されている。すなわち、第１横型スイッチ素子１１ａの表面側のソース電極Ｓ１ａと、第１制御用スイッチ素子１３ａの裏面側のドレイン電極Ｄ３ａとは、板状の導体などを介さずに接続されている。また、第１制御用スイッチ素子１３ａの表面側のソース電極Ｓ３ａおよびゲート電極Ｇ３ａは、それぞれ、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第２基板２０５の下面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン２０８ｃおよび２０８ｄ（図２４および図２５参照）に接合されている。
【００７２】
また、図１８に示すように、第２制御用スイッチ素子１４ａの裏面側のドレイン電極Ｄ４ａは、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第２横型スイッチ素子１２ａの表面側のソース電極Ｓ２ａに接合されている。すなわち、第２横型スイッチ素子１２ａの表面側のソース電極Ｓ２ａと、第２制御用スイッチ素子１４ａの裏面側のドレイン電極Ｄ４ａとは、板状の導体などを介さずに接続されている。また、第２制御用スイッチ素子１４ａの表面側のソース電極Ｓ４ａおよびゲート電極Ｇ４ａは、それぞれ、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第２基板２０５の下面の導電パターン２０８ｂおよび２０８ｅ（図２４および図２５参照）に接合されている。
【００７３】
なお、第２実施形態では、図２４および図２５に示すように、第２基板２０５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン２０８ｃには、第１基板２０１側（矢印Ｚ１方向側）に突出する２つの凸部が設けられている。これら２つの凸部のうち、左側（矢印Ｘ１方向側）に設けられた小さい方の凸部は、図１９に示すように、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第１横型スイッチ素子１１ａの表面側のゲート電極Ｇ１ａに接合されている。これにより、第１横型スイッチ素子１１ａのゲート電極Ｇ１ａと、第１制御用スイッチ素子１３ａのソース電極Ｓ３ｂとは、導電パターン２０８ｃを介して電気的に接続されている。また、上記２つの凸部のうち、右側（矢印Ｘ２方向側）に設けられた大きい方の凸部は、図１８に示すように、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第２横型スイッチ素子１２ａのドレイン電極Ｄ２ａに接合されている。この導電パターン２０８ｃの大きい方の凸部は、第１基板２０１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）に対する高さ（Ｚ方向の高さ）が互いに異なる第１制御用スイッチ素子１３ａのソース電極Ｓ３ａと第２横型スイッチ素子１２ａのドレイン電極Ｄ２ａとを電気的に接続するために設けられている。
【００７４】
また、図２４および図２５に示すように、第２基板２０５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン２０８ｂには、第１基板２０１側（矢印Ｚ１方向側）に突出する凸部が設けられている。この導電パターン２０８ｂの凸部は、図２０に示すように、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第２横型スイッチ素子１２ａの表面側のゲート電極Ｇ２ａに接合されている。これにより、第２横型スイッチ素子１２ａのゲート電極Ｇ２ａと、第２制御用スイッチ素子１４ａのソース電極Ｓ４ｂとは、導電パターン２０８ｂを介して電気的に接続されている。
【００７５】
また、図２１および図２２に示すように、第１基板２０１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン２０４ａおよび２０４ｂには、それぞれ、第２基板２０５側（矢印Ｚ２方向側）に突出する凸部が設けられている。図１９および図２０に示すように、導電パターン２０４ａおよび２０４ｂの凸部は、それぞれ、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第２基板２０５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン２０８ｆおよび２０８ｇに接合されている。これにより、第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）の表面側のソース電極Ｓ１ａ（Ｓ２ａ）と、裏面側の電極Ｅ１ａ（Ｅ２ａ）とは、導電パターン２０８ｆおよび２０４ａ（２０８ｇおよび２０４ｂ）を介して電気的に接続されている。
【００７６】
上記のような構成により、第２実施形態では、第２基板２０５の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン２０７ａは、柱状導体２０９ａと、導電パターン２０８ａとを介して第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａに接続されている。したがって、導電パターン２０７ａは、直流電源（図示せず）に接続される入力端子５１ａ（図１参照）を構成する。また、導電パターン２０７ｂは、柱状導体２０９ｂと、導電パターン２０８ｂとを介して第２制御用スイッチ素子１４ａのソース電極Ｓ４ａに接続されている。したがって、導電パターン２０８ｂは、直流電源（図示せず）に接続される入力端子５１ｂ（図１参照）を構成する。
【００７７】
また、第２基板２０５の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン２０７ｃは、柱状導体２０９ｃと、導電パターン２０８ｃとを介して、第１制御用スイッチ素子１３ａのソース電極Ｓ３ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａのドレイン電極Ｄ２ａに接続されている。したがって、導電パターン２０７ｃは、モータ（図示せず）などに接続されるＵ相の出力端子５２ａ（図１参照）を構成する。
【００７８】
また、第２基板２０５の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン２０７ｄは、柱状導体２０９ｄと、導電パターン２０８ｄとを介して第１制御用スイッチ素子１３ａのゲート電極Ｇ３ａに接続されている。したがって、導電パターン２０７ｄは、第１制御用スイッチ素子１３ａをスイッチングさせるための制御信号が入力される制御端子５３ａ（図１参照）を構成する。また、導電パターン２０７ｅは、柱状導体２０９ｅと、導電パターン２０８ｅとを介して第２制御用スイッチ素子１４ａのゲート電極Ｇ４ａに接続されている。したがって、導電パターン２０７ｅは、第２制御用スイッチ素子１４ａをスイッチングさせるための制御信号が入力される制御端子５３ｂ（図１参照）を構成する。
【００７９】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００８０】
次に、図１および図２６を参照して、第２実施形態によるパワーモジュール２００ａのスナバコンデンサ１０２ａと、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間を流れる電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６、Ｉ７、Ｉ８およびＩ９（図１参照）により形成される電流経路Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ１５、Ｃ１６、Ｃ１７、Ｃ１８およびＣ１９（図２６参照）について説明する。
【００８１】
図２６に示すように、スナバコンデンサ１０２ａの一方電極Ｃ１ａから第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａに流れる電流Ｉ１（図１参照）は、導電パターン２０７ａを介して左方向（矢印Ｘ１方向）に流れた後に、柱状導体２０９ａおよび導電パターン２０８ａを介して下方向（矢印Ｚ１方向）に流れる。これにより、第１基板２０１および第２基板２０５に対して略平行な方向に延びる長い部分と、第１基板２０１および第２基板２０５に対して略垂直な方向に延びる短い部分とを有する電流経路Ｃ１１が形成される。そして、第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａからソース電極Ｓ１ａに流れる電流Ｉ２（図１参照）は、第１横型スイッチ素子１１ａの表面に沿って右方向（矢印Ｘ２方向）に流れる。これにより、第１基板２０１および第２基板２０５に対して略平行な方向に延びる電流経路Ｃ１２が形成される。
【００８２】
ここで、第２実施形態では、上記のように、第１横型スイッチ素子１１ａの表面側のソース電極Ｓ１ａと、第１制御用スイッチ素子１３ａの裏面側のドレイン電極Ｄ３ａとは、板状の導体などを介さずに接続されている。このため、第１横型スイッチ素子１１ａのソース電極Ｓ１ａから第１制御用スイッチ素子１３ａのドレイン電極Ｄ３ａに流れる電流Ｉ３（図１参照）は、第１横型スイッチ素子１１ａのソース電極Ｓ１ａと第１制御用スイッチ素子１３ａのドレイン電極Ｄ３ａとの間の非常に短い距離を上方向（矢印Ｚ２方向）に流れる。これにより、第１基板２０１および第２基板２０５に対して略垂直な方向に延びる非常に短い電流経路Ｃ１３が形成される。
【００８３】
次に、第１制御用スイッチ素子１３ａのドレイン電極Ｄ３ａからソース電極Ｓ３ａに流れる電流Ｉ４（図１参照）は、第１制御用スイッチ素子１３ａの表面および裏面と直交するように第１制御用スイッチ素子１３ａの内部を上方向（矢印Ｚ２方向）に流れる。これにより、第１基板２０１および第２基板２０５に対して略垂直な方向に延びる電流経路Ｃ１４が形成される。また、第１制御用スイッチ素子１３ａのソース電極Ｓ３ａから第２横型スイッチ素子１２ａのドレイン電極Ｄ２ａに流れる電流Ｉ５（図１参照）は、導電パターン２０８ｃの平板状の部分を介して右方向（矢印Ｘ２方向）に流れた後に、導電パターン２０８ｃの右側の凸部を介して下方向（矢印Ｚ１方向）に流れる。これにより、第１基板２０１および第２基板２０５に対して略平行な方向に延びる長い部分と、第１基板２０１および第２基板２０５に対して略垂直な方向に延びる短い部分とを有する電流経路Ｃ１５が形成される。
【００８４】
次に、第２横型スイッチ素子１２ａのドレイン電極Ｄ２ａからソース電極Ｓ２ａに流れる電流Ｉ６（図１参照）は、第２横型スイッチ素子１２ａの表面に沿って右方向（矢印Ｘ２方向）に流れる。これにより、第１基板２０１および第２基板２０５に対して略平行な方向に延びる電流経路Ｃ１６が形成される。また、第２横型スイッチ素子１２ａのソース電極Ｓ２ａから第２制御用スイッチ素子１４ａのドレイン電極Ｄ４ａに流れる電流Ｉ７（図１参照）は、上記電流Ｉ３（図１参照）と同様に、第２横型スイッチ素子１２ａのソース電極Ｓ２ａと第２制御用スイッチ素子１４ａのドレイン電極Ｄ４ａとの間の非常に短い距離を上方向（矢印Ｚ２方向）に流れる。これにより、第１基板２０１および第２基板２０５に対して略垂直な方向に延びる非常に短い電流経路Ｃ１７が形成される。
【００８５】
次に、第２制御用スイッチ素子１４ａのドレイン電極Ｄ４ａからソース電極Ｓ４ａに流れる電流Ｉ８（図１参照）は、第２制御用スイッチ素子１４ａの表面および裏面と直交するように第２制御用スイッチ素子１４ａの内部を上方向（矢印Ｚ２方向）に流れる。これにより、第１基板２０１および第２基板２０５に対して略垂直な方向に延びる電流経路Ｃ１８が形成される。また、第２制御用スイッチ素子１４ａのソース電極Ｓ４ａからスナバコンデンサ１０２ａの他方電極Ｃ２ａに流れる電流Ｉ９（図１参照）は、導電パターン２０８ｂと、柱状導体２０９ｂを介して上方向（矢印Ｚ２方向）に流れた後に、導電パターン２０７ｂを介して左方向（矢印Ｘ１方向）に流れる。これにより、第１基板２０１および第２基板２０５に対して略垂直な方向に延びる短い部分と、第１基板２０１および第２基板２０５に対して略平行な方向に延びる長い部分とを有する電流経路Ｃ１９が形成される。
【００８６】
上記のように、スナバコンデンサ１０２ａと、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間を流れる電流Ｉ１〜Ｉ９（図１参照）により形成される電流経路Ｃ１１〜Ｃ１９（図２６参照）は、第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａとソース電極Ｓ１ａとの間で横方向（矢印Ｘ２方向）に流れる電流経路Ｃ１２と、電流経路Ｃ１２に対して略逆方向の電流経路Ｃ１１とを含む。また、電流経路Ｃ１１〜Ｃ１９は、第２横型スイッチ素子１２ａのドレイン電極Ｄ２ａとソース電極Ｓ２ａとの間で横方向（矢印Ｘ２方向）に流れる電流経路Ｃ１６と、電流経路Ｃ１６に対して略逆方向の電流経路Ｃ１９とを含む。なお、電流経路Ｃ１２およびＣ１６は、「第１電流経路」の一例である。また、電流経路Ｃ１１およびＣ１９は、「第２電流経路」の一例である。
【００８７】
ここで、電流経路Ｃ１２（Ｃ１６）と、電流経路Ｃ１１（Ｃ１９）とは、これらの電流経路Ｃ１２およびＣ１１（Ｃ１６およびＣ１９）に電流が流れることに起因して発生する磁束の変化の打ち消しが可能な近接距離に配置されている。具体的には、電流経路Ｃ１２（Ｃ１６）と、電流経路Ｃ１１（Ｃ１９）とは、第２基板２０５および第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）の上下方向（Ｚ方向）の厚みの合計と略等しい長さの距離を隔てて配置されている。なお、電流経路Ｃ１２（Ｃ１６）と、電流経路Ｃ１１（Ｃ１９）とは、互いに対向するように配置されている。
【００８８】
第２実施形態では、上記のように、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）を、第１基板２０１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）に搭載された第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）と、第２基板２０５との間に挟まれるように配置する。これにより、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）を、第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）と、第２基板２０５との間に機械的に安定した状態で保持することができる。また、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）の裏面側のドレイン電極Ｄ３ａ（Ｄ４ａ）を、板状の導体などを介さずに、第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）の表面側のソース電極Ｓ１ａ（Ｓ２ａ）に直接的に接続することができる。これにより、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）のドレイン電極Ｄ３ａ（Ｄ４ａ）と、第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）のソース電極Ｓ１ａ（Ｓ２ａ）との電気的接続を確実にとることができる。また、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）と、第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）との間の電流経路Ｃ１３（Ｃ１７）が短くなるので、配線インダクタンスを小さくすることができる。
【００８９】
また、第２実施形態では、上記のように、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａを、第１基板２０１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）に、共に表裏同じ向きに配置する。これにより、第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａ、ソース電極Ｓ１ａおよびゲート電極Ｇ１ａを有する表面と、第２横型スイッチ素子１２ａのドレイン電極Ｄ２ａ、ソース電極Ｓ２ａおよびゲート電極Ｇ２ａを有する表面とが、共に、スナバコンデンサ１０２ａが配置された第２基板２０５側（矢印Ｚ２方向側）に配置されるので、スナバコンデンサ１０２ａと第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）との間の電流経路を容易に短くすることができる。その結果、スナバコンデンサ１０２ａと第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）との間の配線インダクタンスを容易に小さくすることができる。
【００９０】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００９１】
（第３実施形態）
次に、図２７〜図３７を参照して、第３実施形態によるパワーモジュール３００ａについて説明する。この第３実施形態では、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）が第１横型スイッチ素子１１ａ（第２横型スイッチ素子１２ａ）と第２基板２０５との間に挟まれている上記第２実施形態と異なり、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）が第２基板３０５に埋め込まれている例について説明する。なお、パワーモジュール３００ａは、「電力変換装置」の一例である。
【００９２】
まず、図２７〜図３６を参照して、第３実施形態によるパワーモジュール３００ａの構成について説明する。なお、このパワーモジュール３００ａは、３相インバータ装置においてＵ相の電力変換を行うものとする。すなわち、この第３実施形態においても、上記第１および第２実施形態と同様に、パワーモジュール３００ａと略同様の構成を有する２つのパワーモジュール（Ｖ相およびＷ相の電力変換を行うパワーモジュール）がパワーモジュール３００ａとは別々に設けられている。以下では、簡単化のため、Ｕ相の電力変換を行うパワーモジュール３００ａについてのみ説明する。
【００９３】
図２７〜図３０に示すように、パワーモジュール３００ａは、第１基板３０１と、２個の横型スイッチ素子（第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａ）と、２個の制御用スイッチ素子（第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａ）と、２個のスナバコンデンサ１０２ａと、第２基板３０５とを備える。また、第１基板３０１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）と、第２基板３０５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）との間には、封止樹脂６０が充填されている。なお、図２９および図３０では、説明の便宜上、封止樹脂６０の図示を省略している。
【００９４】
また、図３１および図３２に示すように、第１基板３０１は、絶縁板２と、絶縁板２の上面（矢印Ｚ２方向側の面）に形成された２個の導電パターン３０４ａおよび３０４ｂとを含む。この第１基板３０１の絶縁板２の下面（矢印Ｚ１方向側の面）には、放熱層３（図２８〜図３０参照）が形成されている。また、図３３〜図３５に示すように、第２基板３０５は、絶縁板３０６と、絶縁板３０６の上面に形成された５個の導電パターン３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃ、３０７ｄおよび３０７ｅと、絶縁板３０６の下面に形成された６個の導電パターン３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、３０８ｄ、３０８ｅおよび３０８ｆとを含む。ここで、第３実施形態では、図２８〜図３０および図３６に示すように、第２基板３０５の上下方向（Ｚ方向）の中央部近傍には、５個の板状導体３０９ａ、３０９ｂ、３０９ｃ、３０９ｄおよび３０９ｅが埋め込まれている。
【００９５】
板状導体３０９ａは、第２基板３０５の上面（矢印Ｚ２方向側の面）に向かって延びるように設けられた柱状導体３１０ａを介して第２基板３０５の上面の導電パターン３０７ａに接続されている。また、板状導体３０９ａは、第２基板３０５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）に向かって延びるように設けられた柱状導体３１１ａを介して第２基板３０５の下面の導電パターン３０８ａに接続されている。同様に、板状導体３０９ｂは、柱状導体３１０ｂを介して第２基板３０５の上面の導電パターン３０７ｂに接続されているとともに、柱状導体３１１ｂを介して第２基板の下面の導電パターン３０８ｂに接続されている。
【００９６】
また、板状導体３０９ｃは、柱状導体３１０ｃを介して第２基板３０５の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン３０７ｃに接続されている。また、板状導体３０９ｃは、柱状導体３１１ｃおよび３１１ｄを介して第２基板３０５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン３０８ｃおよび３０８ｄに接続されている。なお、板状導体３０９ｄは、柱状導体３１０ｄを介して第２基板３０５の上面の導電パターン３０７ｄに接続されている。また、板状導体３０９ｅは、柱状導体３１０ｅを介して第２基板３０５の上面の導電パターン３０７ｅに接続されている。
【００９７】
また、第３実施形態では、図２８〜図３０に示すように、第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａは、第２基板３０５の内部に埋め込まれている。第１制御用スイッチ素子１３ａは、第２基板３０５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン３０８ｅと、第２基板３０５の上下方向（Ｚ方向）の中央部近傍の板状導体３０９ｃおよび３０９ｄとの間に挟まれるように配置されている。また、第２制御用スイッチ素子１４ａは、第２基板３０５の下面の導電パターン３０７ｆと、第２基板３０５の上下方向の中央部近傍の板状導体３０９ｂおよび３０９ｅとの間に挟まれるように配置されている。
【００９８】
具体的には、図２８および図２９に示すように、第１制御用スイッチ素子１３ａの表面側のソース電極Ｓ３ａおよびゲート電極Ｇ３ａは、それぞれ、板状導体３０９ｃおよび３０９ｄの下面（矢印Ｚ１方向側の面）に接合されている。また、第１制御用スイッチ素子１３ａの裏面側のドレイン電極Ｄ３ａは、導電パターン３０８ｅの上面に接合されている。また、図２８および図３０に示すように、第２制御用スイッチ素子１４ａの表面側のソース電極Ｓ４ａおよびゲート電極Ｇ４ａは、それぞれ、板状導体３０９ｂおよび３０９ｅの下面に接合されている。また、第２制御用スイッチ素子１４ａの裏面側のドレイン電極Ｄ４ａは、導電パターン３０７ｆの上面に接合されている。
【００９９】
なお、第３実施形態では、上記第２実施形態と同様に、第２基板３０５は、スナバコンデンサ１０２ａと、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間に挟まれるように配置されている。これにより、第２基板３０５に設けられた導電パターン３０７ａ〜３０７ｅ、３０８ａ〜３０８ｆ、板状導体３０９ａ〜３０９ｅ、柱状導体３１０ａ〜３１０ｅおよび３１１ａ〜３１１ｄは、スナバコンデンサ１０２ａと、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間に挟まれるように配置されている。なお、導電パターン３０７ａ〜３０７ｅ、３０８ａ〜３０８ｆ、板状導体３０９ａ〜３０９ｅ、柱状導体３１０ａ〜３１０ｅおよび３１１ａ〜３１１ｄは、「接続用導体」の一例である。
【０１００】
図２７および図２８に示すように、スナバコンデンサ１０２ａの一方電極Ｃ１ａは、第２基板３０５の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン３０７ａに接続されている。この導電パターン３０７ａは、図２８に示すように、柱状導体３１０ａと、第２基板３０５の上下方向（Ｚ方向）の中央部近傍の板状導体３０９ａと、柱状導体３１１ａと、第２基板３０５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン３０８ａとを介して第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａに接続されている。これにより、導電パターン３０７ａ、３０８ａ、板状導体３０９ａ、柱状導体３１０ａおよび３１１ａは、スナバコンデンサ１０２ａの一方電極Ｃ１ａと、第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａとの間に挟まれるように配置されている。なお、導電パターン３０７ａおよび３０８ａは、それぞれ、「第１導電パターン」および「第２導電パターン」の一例である。また、導電パターン３０７ａ、３０８ａ、板状導体３０９ａ、柱状導体３１０ａおよび３１１ａは、「第１接続用導体」の一例である。
【０１０１】
また、スナバコンデンサ１０２ａの他方電極Ｃ２ａは、第２基板３０５の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン３０７ｂに接続されている。この導電パターン３０７ｂは、柱状導体３１０ｂと、第２基板３０５の上下方向（Ｚ方向）の中央部近傍の板状導体３０９ｂと、第２制御用スイッチ素子１４ａと、第２基板３０５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン３０８ｆとを介して第２横型スイッチ素子１２ａのソース電極Ｓ２ａに接続されている。これにより、導電パターン３０７ｂ、３０８ｆ、板状導体３０９ｂおよび柱状導体３１０ｂは、スナバコンデンサ１０２ａの他方電極Ｃ１ａと、第２横型スイッチ素子１２ａのソース電極Ｓ２ａとの間に挟まれるように配置されている。なお、導電パターン３０７ｂおよび３０８ｆは、それぞれ、「第１導電パターン」および「第２導電パターン」の一例である。また、導電パターン３０７ｂ、３０８ｆ、板状導体３０９ｂおよび柱状導体３１０ｂは、「第２接続用導体」の一例である。
【０１０２】
また、第３実施形態では、上記第２実施形態と同様に、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａが、第１基板３０１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）に、共に表裏同じ向きに配置されている。具体的には、図２８に示すように、第１横型スイッチ素子１１ａの裏面側の電極Ｅ１ａは、第１基板３０１の導電パターン３０４ａに接続されている。また、第２横型スイッチ素子１２ａの裏面側の電極Ｅ２ａは、第１基板３０１の導電パターン３０４ｂに接続されている。
【０１０３】
また、図２８および図２９に示すように、第１横型スイッチ素子１１ａの表面側のドレイン電極Ｄ１ａ、ソース電極Ｓ１ａおよびゲート電極Ｇ１ａは、それぞれ、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第２基板３０５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン３０８ａ、３０８ｅおよび３０８ｃに接合されている。また、図２８および図３０に示すように、第２横型スイッチ素子１２ａの表面側のドレイン電極Ｄ２ａ、ソース電極Ｓ２ａおよびゲート電極Ｇ２ａは、それぞれ、半田などからなる接合層（図示せず）を介して第２基板３０５の下面の導電パターン３０８ｄ、３０８ｆおよび３０８ｂに接合されている。
【０１０４】
なお、第３実施形態では、図３４および図３５に示すように、第３基板３０５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン３０８ｅには、第１基板３０１側（矢印Ｚ１方向側）に突出する凸部が設けられている。また、図３１および図３２に示すように、第１基板３０１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン３０４ａの上記導電パターン３０８ｅの凸部に対応する部分には、第２基板３０５側（矢印Ｚ２方向側）に突出する凸部が設けられている。そして、導電パターン３０８ｅの凸部と、導電パターン３０４ａの凸部とは、半田などからなる接合層（図示せず）を介して互いに接合されている。これにより、図２９に示すように、第１横型スイッチ素子１１ａの表面側のソース電極Ｓ１ａと、裏面側の電極Ｅ１ａとは、導電パターン３０８ｅおよび３０４ａを介して電気的に接続されている。
【０１０５】
同様に、図３４および図３５に示すように、第３基板３０５の下面（矢印Ｚ１方向側の面）の導電パターン３０８ｆにも、第１基板３０１側（矢印Ｚ１方向側）に突出する凸部が設けられている。また、図３１および図３２に示すように、第１基板３０１の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン３０４ｂの上記導電パターン３０８ｆの凸部に対応する部分にも、第２基板３０５側（矢印Ｚ２方向側）に突出する凸部が設けられている。そして、導電パターン３０８ｆの凸部と、導電パターン３０４ｂの凸部とは、半田などからなる接合層（図示せず）を介して互いに接合されている。これにより、図３０に示すように、第２横型スイッチ素子１２ａの表面側のソース電極Ｓ２ａと、裏面側の電極Ｅ２ａとは、導電パターン３０８ｅおよび３０４ａを介して電気的に接続されている。
【０１０６】
上記のような構成により、第３実施形態では、第２基板３０５の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン３０７ａは、柱状導体３１０ａと、板状導体３０９ａと、柱状導体３１１ａと、導電パターン３０８ａとを介して第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａに接続されている。したがって、導電パターン３０７ａは、直流電源（図示せず）に接続される入力端子５１ａ（図１参照）を構成する。また、導電パターン３０７ｂは、柱状導体３１０ｂと、板状導体３０９ｂとを介して第２制御用スイッチ素子１４ａのソース電極Ｓ４ａに接続されている。したがって、導電パターン３０７ｂは、直流電源（図示せず）に接続される入力端子５１ｂ（図１参照）を構成する。
【０１０７】
また、第２基板３０５の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン３０７ｃは、柱状導体３１０ｃと、板状導体３０９ｃとを介して第１制御用スイッチ素子１３ａのソース電極Ｓ３ａに接続されている。また、導電パターン３０７ｃは、柱状導体３１０ｃと、板状導体３０９ｃと、柱状導体３１１ｄと、導電パターン３０８ｄとを介して第２横型スイッチ素子１２ａのドレイン電極Ｄ２ａに接続されている。したがって、導電パターン３０７ｃは、モータ（図示せず）などに接続されるＵ相の出力端子５２ａ（図１参照）を構成する。
【０１０８】
また、第２基板３０５の上面（矢印Ｚ２方向側の面）の導電パターン３０７ｄは、柱状導体３１０ｄと、板状導体３０９ｄとを介して第１制御用スイッチ素子１３ａのゲート電極Ｇ３ａに接続されている。したがって、導電パターン３０７ｄは、第１制御用スイッチ素子１３ａをスイッチングさせるための制御信号が入力される制御端子５３ａ（図１参照）を構成する。また、導電パターン３０７ｅは、柱状導体３１０ｅと、板状導体３０９ｅとを介して第２制御用スイッチ素子１４ａのゲート電極Ｇ４ａに接続されている。したがって、導電パターン３０７ｅは、第２制御用スイッチ素子１４ａをスイッチングさせるための制御信号が入力される制御端子５３ｂ（図１参照）を構成する。
【０１０９】
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。
【０１１０】
次に、図１および図３７を参照して、第３実施形態によるパワーモジュール３００ａのスナバコンデンサ１０２ａと、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間を流れる電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６、Ｉ７、Ｉ８およびＩ９（図１参照）により形成される電流経路Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４、Ｃ２５、Ｃ２６、Ｃ２７、Ｃ２８およびＣ２９（図３７参照）について説明する。
【０１１１】
図３７に示すように、スナバコンデンサ１０２ａの一方電極Ｃ１ａから第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａに流れる電流Ｉ１（図１参照）は、まず、導電パターン３０７ａを介して左方向（矢印Ｘ１方向）に流れた後に、柱状導体３１０ａを介して下方向（矢印Ｚ１方向）に流れる。そして、このように柱状導体３１０ａを介して下方向に流れた電流は、板状導体３０９ａを介して左方向に流れた後に、柱状導体３１１ａおよび導電パターン３０８ａを介して下方向に流れる。これにより、第１基板３０１および第２基板３０５に対して略平行な方向に延びる２個の長い部分と、第１基板３０１および第２基板３０５に対して略垂直な方向に延びる２個の短い部分とを有する電流経路Ｃ２１が形成される。
【０１１２】
次に、第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａからソース電極Ｓ１ａに流れる電流Ｉ２（図１参照）は、第１横型スイッチ素子１１ａの内部の表面近傍を右方向（矢印Ｘ２方向）に流れる。これにより、第１基板３０１および第２基板３０５に対して略平行な方向に延びる長い電流経路Ｃ２２が形成される。また、第１横型スイッチ素子１１ａのソース電極Ｓ１ａから第１制御用スイッチ素子１３ａのドレイン電極Ｄ３ａに流れる電流Ｉ３（図１参照）は、導電パターン３０８ｅを介して上方向（矢印Ｚ２方向）に流れる。これにより、第１基板３０１および第２基板３０５に対して略垂直な方向に延びる短い電流経路Ｃ２３が形成される。
【０１１３】
次に、第１制御用スイッチ素子１３ａのドレイン電極Ｄ３ａからソース電極Ｓ３ａに流れる電流Ｉ４（図１参照）は、第１制御用スイッチ素子１３ａの表面および裏面と直交するように第１制御用スイッチ素子１３ａの内部を上方向（矢印Ｚ２方向）に流れる。これにより、第１基板３０１および第２基板３０５に対して略垂直な方向に延びる電流経路Ｃ２４が形成される。また、第１制御用スイッチ素子１３ａのソース電極Ｓ３ａから第２横型スイッチ素子１２ａのドレイン電極Ｄ２ａに流れる電流Ｉ５（図１参照）は、板状導体３０９ｃを介して右方向（矢印Ｘ２方向）に流れた後に、柱状導体３１１ｄと導電パターン３０８ｄとを介して下方向に流れる。これにより、第１基板３０１および第２基板３０５に対して略平行な方向に延びる長い部分と、第１基板３０１および第２基板３０５に対して略垂直な方向に延びる短い部分とを有する電流経路Ｃ２５が形成される。
【０１１４】
次に、第２横型スイッチ素子１２ａのドレイン電極Ｄ２ａからソース電極Ｓ２ａに流れる電流Ｉ６（図１参照）は、第２横型スイッチ素子１２ａの内部の表面近傍を右方向（矢印Ｘ２方向）に流れる。これにより、第１基板３０１および第２基板３０５に対して略平行な方向に延びる電流経路Ｃ２６が形成される。また、第２横型スイッチ素子１２ａのソース電極Ｓ２ａから第２制御用スイッチ素子１４ａのドレイン電極Ｄ４ａに流れる電流Ｉ７（図１参照）は、導電パターン３０８ｆを介して上方向（矢印Ｚ２方向側）に流れる。これにより、第１基板３０１および第２基板３０５に対して略垂直な方向に延びる短い電流経路Ｃ２７が形成される。
【０１１５】
次に、第２制御用スイッチ素子１４ａのドレイン電極Ｄ４ａからソース電極Ｓ４ａに流れる電流Ｉ８（図１参照）は、第２制御用スイッチ素子１４ａの表面および裏面と直交するように第２制御用スイッチ素子１４ａの内部を上方向（矢印Ｚ２方向）に流れる。これにより、第１基板３０１および第２基板３０５に対して略垂直な方向に延びる電流経路Ｃ２８が形成される。また、第２制御用スイッチ素子１４ａのソース電極Ｓ４ａからスナバコンデンサ１０２ａの他方電極Ｃ２ａに流れる電流Ｉ９（図１参照）は、まず、板状導体３０９ｂを介して左方向（矢印Ｘ１方向）に流れた後に、柱状導体３１０ｂを介して上方向に流れる。そして、このように柱状導体３１０ｂを介して上方向に流れた電流は、導電パターン３０７ｂを介して左方向に流れる。これにより、第１基板３０１および第２基板３０５に対して略平行な方向に延びる２個の長い部分と、第１基板３０１および第２基板３０５に対して略垂直な方向に延びる１個の短い部分とを有する電流経路Ｃ２９が形成される。
【０１１６】
上記のように、スナバコンデンサ１０２ａと、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間を流れる電流Ｉ１〜Ｉ９（図１参照）により形成される電流経路Ｃ２１〜Ｃ２９（図３７参照）は、第１横型スイッチ素子１１ａのドレイン電極Ｄ１ａとソース電極Ｓ１ａとの間で横方向（矢印Ｘ２方向）に流れる電流経路Ｃ２２と、電流経路Ｃ２２に対して略逆方向の電流経路Ｃ２１とを含む。また、電流経路Ｃ２１〜Ｃ２９は、第２横型スイッチ素子１２ａのドレイン電極Ｄ２ａとソース電極Ｓ２ａとの間で横方向（矢印Ｘ２方向）に流れる電流経路Ｃ２６と、電流経路Ｃ２６に対して略逆方向の電流経路Ｃ２９とを含む。なお、電流経路Ｃ２２およびＣ２６は、「第１電流経路」の一例である。また、電流経路Ｃ２１およびＣ２９は、「第２電流経路」の一例である。
【０１１７】
ここで、電流経路Ｃ２２（Ｃ２６）と、電流経路Ｃ２１（Ｃ２９）とは、これらの電流経路Ｃ２２およびＣ２１（Ｃ２６およびＣ２９）に電流が流れることに起因して発生する磁束の変化の打ち消しが可能な近接距離に配置されている。具体的には、電流経路Ｃ２２（Ｃ２６）と、電流経路Ｃ２１（Ｃ２９）とは、第２基板３０５の上下方向（Ｚ方向）の厚みに略等しい長さの距離を隔てて配置されている。なお、電流経路Ｃ２２（Ｃ２６）と、電流経路Ｃ２１（Ｃ２９）とは、互いに対向するように配置されている。
【０１１８】
第３実施形態では、上記のように、第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａを、第２基板３０５内に埋め込む。これにより、第２基板３０５を第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａの表面に配置するだけで、第１横型スイッチ素子１１ａと第１制御用スイッチ素子１３ａとの接続と、第２横型スイッチ素子１２ａと第２制御用スイッチ素子１４ａとの接続とを同時に行うことができる。その結果、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａと、第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子との接続作業の簡略化を図ることができる。
【０１１９】
また、第３実施形態では、第１制御用スイッチ素子１３ａおよび第２制御用スイッチ素子１４ａを第２基板３０５内に埋め込むことによって、スナバコンデンサ１０２ａと、第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間に形成される電流経路Ｃ２１〜Ｃ２９（図３７参照）のうち、互いに対向する略逆方向の電流経路Ｃ２２およびＣ２１（Ｃ２６およびＣ２９）間の距離を、第２基板３０５の上下方向（Ｚ方向）の厚みに略等しい長さにすることができる。これにより、互いに対向する略逆方向の電流経路Ｃ１２およびＣ１１（Ｃ１６およびＣ２９）間の距離が第２基板２０５および第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）の上下方向（Ｚ方向）の厚みの合計と略等しい上記第２実施形態（図２６参照）に比べて、互いに対向する略逆方向の電流経路Ｃ２２およびＣ２１（Ｃ２６およびＣ２９）間の距離を、第１制御用スイッチ素子１３ａ（第２制御用スイッチ素子１４ａ）の厚み分小さくすることができる。その結果、電流経路Ｃ２２（Ｃ２６）に発生する磁束の変化を、電流経路Ｃ２１（Ｃ２９）に発生する磁束の変化によって効果的に相殺することができるので、スナバコンデンサ１０２ａと第１横型スイッチ素子１１ａおよび第２横型スイッチ素子１２ａとの間の配線インダクタンスをさらに小さくすることができる。
【０１２０】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。
【０１２１】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１２２】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、電力変換装置の一例として３相インバータ装置を示したが、３相インバータ装置以外の電力変換装置であってもよい。
【０１２３】
また、上記第１〜第３実施形態では、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとを接続するための接続用導体（種々の導電パターン、柱状導体および板状導体など）を第２基板に形成することにより、接続用導体を横型スイッチ素子とスナバコンデンサとの間に挟まれるように配置する例を示したが、第２基板を設けずに、接続用導体のみを横型スイッチ素子とスナバコンデンサとの間に挟まれるように配置してもよい。
【０１２４】
また、上記第１〜第３実施形態では、ノーマリオン型の横型スイッチ素子を用いる例を示したが、ノーマリオフ型の横型スイッチ素子を用いてもよい。この場合、横型スイッチ素子にカスコード接続されたノーマリオフ型の制御用スイッチ素子がなくても、パワーモジュールの信頼性を高めることができる。
【０１２５】
また、上記第１〜第３実施形態では、１個のパワーモジュール（電力変換装置）に２個のスナバコンデンサを設けた例を示したが、スナバコンデンサの個数は、１個であってもよいし、３個以上であってもよい。
【０１２６】
また、上記第１〜第３実施形態では、横型スイッチ素子として、ＭＯＳＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）を用いる例を示したが、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などの他のトランジスタを用いてもよい。また、トランジスタ以外の他の横型スイッチ素子を用いてもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
１  第１基板
３  放熱層
５  第２基板
７ａ〜７ｅ  導電パターン（接続用導体）
８ａ〜８ｆ  導電パターン（接続用導体）
９ａ〜９ｅ  柱状導体（接続用導体）
１１ａ〜１１ｃ  第１横型スイッチ素子（横型スイッチ素子）
１２ａ〜１２ｃ  第２横型スイッチ素子（横型スイッチ素子）
１３ａ〜１３ｃ  第１制御用スイッチ素子（制御用スイッチ素子）
１４ａ〜１４ｃ  第２制御用スイッチ素子（制御用スイッチ素子）
６０  封止樹脂
１００  ３相インバータ装置（電力変換装置）
１００ａ〜１００ｃ  パワーモジュール（電力変換装置）
１０２ａ〜１０２ｃ  スナバコンデンサ
２００ａ  パワーモジュール（電力変換装置）
２０１  第１基板
２０５  第２基板
２０７ａ〜２０７ｅ  導電パターン（接続用導体）
２０８ａ〜２０８ｇ  導電パターン（接続用導体）
２０９ａ〜２０９ｅ  柱状導体（接続用導体）
３００ａ  パワーモジュール（電力変換装置）
３０７ａ〜３０７ｅ  導電パターン（接続用導体）
３０８ａ〜２０８ｆ  導電パターン（接続用導体）
３０９ａ〜３０９ｅ  板状導体（接続用導体）
３１０ａ〜３１０ｅ  柱状導体（接続用導体）
３１１ａ〜３１１ｄ  柱状導体（接続用導体）
【図１】
2014033857.tif 000003
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
2014033857.tif 000034
【図３３】
2014033857.tif 000035
【図３４】
2014033857.tif 000036
【図３５】
2014033857.tif 000037
【図３６】
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【図３７】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年12月14日(2015.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面および裏面を含み、前記表面側に第１電極および第２電極を有する横型スイッチ素子と、
スナバコンデンサと、
前記横型スイッチ素子と前記スナバコンデンサとの間に挟まれるように配置され、前記横型スイッチ素子と前記スナバコンデンサとを電気的に接続する接続用導体とを備えており、
前記横型スイッチ素子の前記第１電極と前記第２電極との間に配された第１電流経路と、前記第１電流経路における電流の向きと略逆方向に電流が流れる第２電流経路とを含み、
前記第１電流経路と前記第２電流経路とは、磁束の変化を打ち消しあうことが可能なように近接配置されている、電力変換装置。
【請求項２】
前記横型スイッチ素子にカスコード接続され、前記横型スイッチ素子の駆動を制御する制御用スイッチ素子をさらに備える、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記横型スイッチ素子は、前記第１電極および前記第２電極に加えて、制御用の第３電極を有し、
前記横型スイッチ素子の少なくとも前記第３電極は、前記制御用スイッチ素子の、電流が流入または流出する電極に接続されている、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１電流経路と前記第２電流経路とは、互いに対向するように配置されている、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記横型スイッチ素子が搭載される表面を含む第１基板をさらに備え、
前記横型スイッチ素子は、前記第１基板と前記接続用導体との間に挟まれるように配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記横型スイッチ素子にカスコード接続され、前記横型スイッチ素子の駆動を制御する制御用スイッチ素子をさらに備え、
前記横型スイッチ素子に加えて、前記制御用スイッチ素子も、前記第１基板と前記接続用導体との間に挟まれるように配置されている、請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記制御用スイッチ素子は、前記第１基板の表面に搭載された前記横型スイッチ素子と、前記接続用導体との間に挟まれるように配置されている、請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記接続用導体を含む第２基板をさらに備え、
前記制御用スイッチ素子は、前記第２基板内に埋め込まれている、請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記横型スイッチ素子は、第１横型スイッチ素子および第２横型スイッチ素子を含み、
前記第１横型スイッチ素子および前記第２横型スイッチ素子は、前記第１基板の表面に、互いに表裏逆向きに配置されている、請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記制御用スイッチ素子は、前記第１横型スイッチ素子および前記第２横型スイッチ素子にそれぞれ対応する、第１制御用スイッチ素子および第２制御用スイッチ素子を含み、
前記第１制御用スイッチ素子および前記第２制御用スイッチ素子は、それぞれ、前記第１横型スイッチ素子および前記第２横型スイッチ素子の外側に配置されている、請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記横型スイッチ素子は、第１横型スイッチ素子および第２横型スイッチ素子を含み、
前記第１横型スイッチ素子および前記第２横型スイッチ素子は、前記第１基板の表面に、共に表裏同じ向きに配置されている、請求項５〜８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記第１基板の裏面側に形成された放熱層をさらに有している、請求項５〜１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記第１基板と前記接続用導体との間に充填された封止樹脂をさらに備えている、請求項５〜１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記接続用導体を含む第２基板をさらに備え、
前記第２基板の前記接続用導体は、前記第２基板の表面側に設けられた第１導電パターンと、前記第１導電パターンに電気的に接続され、前記第２基板の裏面側に設けられた第２導電パターンとを含み、
前記スナバコンデンサは、前記第１導電パターンに接続されており、
前記横型スイッチ素子は、前記第２導電パターンに接続されている、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記横型スイッチ素子は、第１横型スイッチ素子および第２横型スイッチ素子を含み、
前記接続用導体は、前記第１横型スイッチ素子と前記スナバコンデンサとの間に挟まれるように配置された第１接続用導体と、前記第２横型スイッチ素子と前記スナバコンデンサとの間に挟まれるように配置された第２接続用導体とを含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
複数の前記スナバコンデンサを備えており、
前記接続用導体は、複数の前記スナバコンデンサによって共通に用いられている、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
表面および裏面を含み、前記表面側に第１電極および第２電極を有する横型スイッチ素子と、
スナバコンデンサと、
前記横型スイッチ素子と前記スナバコンデンサとの間に挟まれるように配置され、前記横型スイッチ素子と前記スナバコンデンサとを電気的に接続する接続用導体とを備えており、
前記横型スイッチ素子が搭載される表面を含む基板をさらに備え、
前記横型スイッチ素子は、前記基板と前記接続用導体との間に挟まれるように配置されており、
前記横型スイッチ素子にカスコード接続され、前記横型スイッチ素子の駆動を制御する制御用スイッチ素子をさらに備え、
前記横型スイッチ素子に加えて、前記制御用スイッチ素子も、前記基板と前記接続用導体との間に挟まれるように配置されている、電力変換装置。
【請求項１８】
表面および裏面を含み、前記表面側に第１電極および第２電極を有する横型スイッチ素子と、
スナバコンデンサと、
前記横型スイッチ素子と前記スナバコンデンサとの間に挟まれるように配置され、前記横型スイッチ素子と前記スナバコンデンサとを電気的に接続する接続用導体とを備えており、
表面に前記横型スイッチ素子が搭載される基板をさらに備え、
前記基板の裏面側に形成された放熱層をさらに有している、電力変換装置。
【請求項１９】
表面および裏面を含み、前記表面側に第１電極および第２電極を有する横型スイッチ素子と、
スナバコンデンサと、
前記横型スイッチ素子と前記スナバコンデンサとの間に挟まれるように配置され、前記横型スイッチ素子と前記スナバコンデンサとを電気的に接続する接続用導体とを備えており、
前記横型スイッチ素子が搭載される表面を含む基板をさらに備え、
前記横型スイッチ素子は、前記基板と前記接続用導体との間に挟まれるように配置されており、
前記基板と前記接続用導体との間に充填された封止樹脂をさらに備えている、電力変換装置。
【請求項２０】
表面および裏面を含み、前記表面側に第１電極および第２電極を有する横型スイッチ素子と、
スナバコンデンサと、
前記横型スイッチ素子と前記スナバコンデンサとの間に挟まれるように配置され、前記横型スイッチ素子と前記スナバコンデンサとを電気的に接続する接続用導体とを備えており、
前記接続用導体を含む基板をさらに備え、
前記基板の前記接続用導体は、前記基板の表面側に設けられた第１導電パターンと、前記第１導電パターンに電気的に接続され、前記基板の裏面側に設けられた第２導電パターンとを含み、
前記スナバコンデンサは、前記第１導電パターンに接続されており、
前記横型スイッチ素子は、前記第２導電パターンに接続されている、電力変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
第１の局面による電力変換装置は、表面および裏面を含み、表面側に第１電極および第２電極を有する横型スイッチ素子と、スナバコンデンサと、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとの間に挟まれるように配置され、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとを電気的に接続する接続用導体とを備えており、横型スイッチ素子の第１電極と第２電極との間に配された第１電流経路と、第１電流経路における電流の向きと略逆方向に電流が流れる第２電流経路とを含み、第１電流経路と第２電流経路とは、磁束の変化を打ち消しあうことが可能なように近接配置されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
第１の局面による電力変換装置では、上記のように構成することによって、たとえばスナバコンデンサが上方で、横型スイッチ素子が下方に位置する場合に、スナバコンデンサと横型スイッチ素子との間を流れる電流が、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとの間に挟まれるように配置された接続用導体を介してスナバコンデンサの下面側から横型スイッチ素子の上面側（または横型スイッチ素子の上面側からスナバコンデンサの下面側）に流れる。これにより、上方に位置するスナバコンデンサの上面側と、下方に位置する横型スイッチ素子の側面側とを接続する配線を介して電流が流れる場合に比べて、スナバコンデンサと横型スイッチ素子との間の電流経路を短くすることができる。その結果、スナバコンデンサと横型スイッチ素子との間の配線インダクタンスを小さくすることができる。
第２の局面による電力変換装置は、表面および裏面を含み、表面側に第１電極および第２電極を有する横型スイッチ素子と、スナバコンデンサと、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとの間に挟まれるように配置され、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとを電気的に接続する接続用導体とを備えており、横型スイッチ素子が搭載される表面を含む基板をさらに備え、横型スイッチ素子は、基板と接続用導体との間に挟まれるように配置されており、横型スイッチ素子にカスコード接続され、横型スイッチ素子の駆動を制御する制御用スイッチ素子をさらに備え、横型スイッチ素子に加えて、制御用スイッチ素子も、基板と接続用導体との間に挟まれるように配置されている。
第３の局面による電力変換装置は、表面および裏面を含み、表面側に第１電極および第２電極を有する横型スイッチ素子と、スナバコンデンサと、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとの間に挟まれるように配置され、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとを電気的に接続する接続用導体とを備えており、表面に横型スイッチ素子が搭載される基板をさらに備え、基板の裏面側に形成された放熱層をさらに有している。
第４の局面による電力変換装置は、表面および裏面を含み、表面側に第１電極および第２電極を有する横型スイッチ素子と、スナバコンデンサと、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとの間に挟まれるように配置され、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとを電気的に接続する接続用導体とを備えており、横型スイッチ素子が搭載される表面を含む基板をさらに備え、横型スイッチ素子は、基板と接続用導体との間に挟まれるように配置されており、基板と接続用導体との間に充填された封止樹脂をさらに備えている。
第５の局面による電力変換装置は、表面および裏面を含み、表面側に第１電極および第２電極を有する横型スイッチ素子と、スナバコンデンサと、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとの間に挟まれるように配置され、横型スイッチ素子とスナバコンデンサとを電気的に接続する接続用導体とを備えており、接続用導体を含む基板をさらに備え、基板の接続用導体は、基板の表面側に設けられた第１導電パターンと、第１導電パターンに電気的に接続され、基板の裏面側に設けられた第２導電パターンとを含み、スナバコンデンサは、第１導電パターンに接続されており、横型スイッチ素子は、第２導電パターンに接続されている。
【国際調査報告】
2014033857.tif 000040
2014033857.tif 000041