(57)【要約】  【課題】ノイズ電流抑制用の磁性部材の交換を容易にし、モジュール全体の小型化を可能にする。モジュールケースに対して確実に嵌合させることができ、構造が比較的簡単であって製造も容易な磁性部材を備えたパワー半導体モジュールを提供する。  【解決手段】電力用半導体素子がモジュールパッケージに内蔵されたパワー半導体モジュールにおいて、モジュールパッケージ２Ａの周囲に、ＩＧＢＴ等の電力用半導体素子チップ８を包囲するように環状の磁性部材６ａを嵌合する。あるいは、環状の磁性部材６ｅを、その表面がモジュールパッケージ２Ｂの外周面と面一になるようにモジュールパッケージ２Ｂに組み込む。【選択図】図３
2006351986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力用半導体素子がモジュールパッケージに内蔵されたパワー半導体モジュールにおいて、
前記モジュールパッケージの周囲に、前記電力用半導体素子を包囲するように環状の磁性部材を嵌合したことを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項２】
電力用半導体素子がモジュールパッケージに内蔵されたパワー半導体モジュールにおいて、
前記電力用半導体素子を包囲する環状の磁性部材を、その表面が前記モジュールパッケージの外周面と面一になるように前記モジュールパッケージに組み込んだことを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載したパワー半導体モジュールにおいて、
前記磁性部材を、周波数に応じてインダクタンス値が異なる複数の磁性部材を同軸上に配置して構成したことを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載したパワー半導体モジュールにおいて、
前記磁性部材を、薄板状の磁性部材を同軸上に複数積層して構成したことを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載したパワー半導体モジュールにおいて、
前記磁性部材の周方向の一部にエアギャップを設けたことを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載したパワー半導体モジュールにおいて、
前記モジュールパッケージの側面に突起を形成し、この突起に係止するように前記磁性部材を嵌合させたことを特徴とするパワー半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力用半導体素子をスイッチングして電力変換を行う電力変換装置に使用されるパワー半導体モジュールにおいて、スイッチングに伴うスイッチングノイズを低減させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
交流電動機駆動装置（いわゆるインバータ）や無停電電源装置（Uninterruptible Power Supply：ＵＰＳ）等の電力変換装置では、電力用半導体素子をスイッチングすることにより電力変換を行っている。
図１３は、この種の電力変換装置の回路図である。図１３において、１は直流電源、２Ｕ，２Ｖ，２Ｗは還流ダイオードが逆並列接続された電力用半導体素子としてのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bi-polar Transistor）を２個直列に接続したパワー半導体モジュール、３は負荷としてのモータ、４はパワー半導体モジュール２Ｕ，２Ｖ，２Ｗの駆動回路である。各相のパワー半導体モジュール２Ｕ，２Ｖ，２Ｗでは、上下アームのＩＧＢＴを交互にスイッチングすることにより、直流電源１の直流電力を交流電力に変換してモータ３に供給する。
【０００３】
ＩＧＢＴのスイッチング方法としては、外部の制御回路５において、出力電圧指令５ａ及びキャリア５ｂの大小関係を比較演算部５ｃにより比較してスイッチングパターンを決定するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御方法が良く知られている。上記スイッチングパターンは駆動回路４に送られ、ＩＧＢＴのゲート信号に変換されて各モジュール２Ｕ，２Ｖ，２Ｗに出力される。
ここで、上記ＩＧＢＴや還流ダイオード等の電力用半導体素子は、各相ごとに一つのパッケージ内に実装して半導体パワーモジュール２Ｕ，２Ｖ，２Ｗをそれぞれ構成することにより、装置構造の簡素化、組立作業や配線作業の容易化、素子冷却の容易化が図られている。
【０００４】
図１４は、パワー半導体モジュール２Ｕ，２Ｖ，２Ｗの使用状態における概略的な断面構造を示している。なお、各モジュール２Ｕ，２Ｖ，２Ｗの構造は同一であるため、図１４ではパワー半導体モジュールを符号「２」として表記してある。
【０００５】
図１４において、セラミック製の絶縁基板１６の表面には回路パターン９が形成されており、これらの回路パターン９の上にＩＧＢＴや還流ダイオードの各半導体チップ８がそれぞれ実装されている。また、各回路パターン９と半導体チップ８との間は、アルミニウム等からなる導電性ワイヤ７によって接続されている。
更に、回路パターン９には、直流電源１に接続される入力端子２ａ，２ｂが接続されている。なお、６ｙは後述するインピーダンス素子であり、このインピーダンス素子６ｙは入力端子２ａ，２ｂに取り付けられている。
【０００６】
絶縁基板１６は、銅合金などからなる放熱板１０の上面に取り付けられており、この放熱板１０の裏面に冷却フィン１１を取り付けることで、半導体チップ８から発生する通電時の損失（熱）を冷却フィン１１を介して外気に放散させている。
なお、冷却フィン１１は、通常はアースライン１２によって大地に接地されており、冷却フィン１１への接触による感電を防止している。
【０００７】
上述した従来のパワー半導体モジュール２を備えた電力変換装置では、ＩＧＢＴ等の電力用半導体素子がスイッチングすると過大なスイッチングノイズが生じ、電力変換装置の周囲に設置された他の機器が誤動作したり、雑音が混入する等の障害が発生するおそれがあった。
【０００８】
ここで、上記スイッチングノイズは、主に二種類に分類することができる。
第１番目のスイッチングノイズは、パワー半導体モジュール２と直流電源１とからなる閉ループを流れるノーマルモードの高周波電流によるノーマルモードノイズである。図１５（ａ）に、このノーマルモードノイズ電流が流れる閉ループ１３ａを示す。
このノーマルモードは、電力用半導体素子のスイッチングにより、前記閉ループ１３ａを構成する配線の浮遊インダクタンスと電力用半導体素子の接合容量とによるＬＣ共振が発生し、この共振による高周波ノイズ電流が閉ループ１３ａを流れるモードである。
【０００９】
第２番目のスイッチングノイズは、パワー半導体モジュール２及び電力変換装置内部の浮遊容量（または接地容量）を通してアースライン１２を流れるノイズ電流によるコモンモードノイズである。図１５（ｂ）は、このコモンモードノイズ電流が流れる閉ループ１３ｂを示しており、１４は電力変換装置内部の配線による浮遊容量、１５ａ，１５ｂはパワー半導体モジュール２の浮遊容量である。
【００１０】
このコモンモードは、電力用半導体素子のスイッチングにより生じる高い電圧変化（ｄＶ／ｄｔ）によって浮遊容量１４，１５ａ，１５ｂが高周波で充放電され、この高周波充放電電流がアースライン１２を経て閉ループ１３ｂを流れるモードである。このモードでは、直流電源１側にノイズ電流が流出したり、ノイズが電波となって放射されることもある。
【００１１】
上述したノーマルモードノイズ電流やコモンモードノイズ電流を抑制するために、従来から、ノイズ電流のループ内にインダクタンス等のインピーダンス素子を追加することが一般的に行われている。
前述した図１４では、ノーマルモードノイズ電流を抑制するために半導体チップ８に直列にインピーダンス素子６ｙが接続されている。
【００１２】
上記のように、ノイズ電流の経路にインピーダンス素子を設ければ、ノーマルモードノイズ電流やコモンモードノイズ電流を一応抑制することが可能である。この場合、ノイズ電流抑制用のインピーダンス素子を電力用半導体素子等にできるだけ近接させて配置できれば、回路全体の小型化やパッケージングにも有効である。
なお、各種ノイズ電流やスイッチングに伴う電磁波を抑制するための先行技術は、以下に述べる各種の特許文献に開示されている。
【００１３】
まず、後述する特許文献１には、コモンモードノイズ電流を抑制するための手段が開示されている。すなわち、その手段は、直流電源に接続された半導体デバイス（ＩＣチップ）の直流電源供給用インナーリード（接続線）の正負極の周囲を、フィルタ素子としての環状の複合磁性材料により包囲し、これをパッケージ内に封入するものである。
特許文献２には、ダイオード等の各種半導体素子のリード部に外嵌され、または一体的にモールドされる非晶質磁性合金製のノイズ低減素子が開示されている。
また、特許文献３には、非晶質または微細結晶構造の磁性合金からなるリング状軟磁性体を半導体装置の周囲に装着することが開示されている。
更に、特許文献４には、半田ボールの溶融、接合によってプリント基板上に実装される半導体パッケージ基板の周囲端部を、フェライト等からなるキャップや電磁波吸収性樹脂からなるモールド材、テープ等の電磁波吸収材により包囲し、半田ボールとプリント基板との接合部を放射源とする電磁波を吸収するようにした電磁シールド構造が記載されている。
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−５８７４０号公報（請求項１、図１等）
【特許文献２】特開平９−１２１０１６号公報（請求項１，請求項４、図１、図２等）
【特許文献３】特開平１１−２３８８４４号公報（請求項８〜１０、図７等）
【特許文献４】特開２００１−１６０６０５号公報（［００２１］〜［００４０］、図１〜図５等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１に記載された従来技術では、フィルタ素子として使用される複合磁性材料がパッケージ内に封入されているので、複合磁性材料を交換（インダクタンス値を変更）することができない。
通常、スイッチングノイズの周波数は周囲の回路条件（配線浮遊インダクタンスや浮遊容量）により様々である。このため、半導体素子にフィルタ素子を付加してノイズを低減する場合には、フィルタ素子をパッケージ外部に装着して必要に応じて交換できることが望ましいが、特許文献１ではこれが不可能である。
また、特許文献１の従来技術では、複合磁性材料がパッケージに内蔵されるため、パッケージが大型化するという問題がある。
これらの問題は、図１４に示した従来技術にも当てはまる。
【００１６】
特許文献２に記載された従来技術は、リード線を有する比較的小容量の半導体素子への適用を想定しており、中・大容量のパワーモジュールにそのまま適用することは不可能である。特に、パワーモジュールの端子には、大電流を流せるように面積の大きい銅バー等の大型配線部品を接続するのが一般的であるため、特許文献２に記載されているようなノイズ低減素子をパワーモジュールの端子に外嵌することは不可能であった。
【００１７】
また、特許文献３の従来技術は、特許文献１とほぼ同様に半導体装置の周囲にリング状軟磁性体を装着する構成であるため、周囲の回路条件によっては所望のノイズ低減効果が得られない場合がある。
【００１８】
更に、特許文献４の従来技術において、キャップを用いて電磁シールドを行う場合には、複数の半田ボールの溶融状態にばらつきがあるため、キャップの内面高さを設定する際に余裕を持たせなくてはならず、寸法管理や設計上の煩雑さがある。また、キャップ自体の構造も、窓部を有する蓋状であって製造工程数が多く、製造コストが高くなるおそれがある。
一方、この特許文献４において、電磁波吸収材としてモールド材やテープを用いる場合には、吸収するべきノイズの周波数に応じて電磁波吸収材を交換する必要が生じたときに、その交換が困難であるという問題がある。
【００１９】
そこで本発明の目的は、磁性部材の交換を容易にし、しかも小型化を可能にしたパワー半導体モジュールを提供することにある。
また、本発明の別の目的は、モジュールケースに対して磁性部材を確実に嵌合できるようにしたパワー半導体モジュールを提供することにある。
更に本発明の目的は、構造が比較的簡単であって製造も容易な磁性部材を備えたパワー半導体モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載した発明は、電力用半導体素子のスイッチングにより電力変換を行う電力変換装置用の半導体パワーモジュールにおいて、モジュールパッケージの周囲に、電力用半導体素子を包囲するように環状の磁性部材を嵌合するものである。ここで、環状の磁性部材は、低減するべきノイズ電流の周波数に応じて所定のリアクタンス値が得られるように、比透磁率や断面積等を選択し、所定のインダクタンス値を持たせるようにする。
【００２１】
また、請求項２に記載した発明は、電力用半導体素子を包囲する環状の磁性部材を、その表面がモジュールパッケージの外周面と面一になるようにモジュールパッケージに組み込んだものである。すなわち、モジュールパッケージの外周面に別部材からなる環状の磁性部材を組み込んでパッケージ内部の電力用半導体素子を包囲する。
【００２２】
なお、請求項３に記載したように、環状の磁性部材は、周波数に応じてインダクタンス値が異なる複数の磁性部材を同軸上に配置して構成しても良い。
また、請求項４に記載したように、環状の磁性部材は、環状かつ薄板状の磁性部材を同軸上に複数積層して構成しても良い。
更に、請求項５に記載したごとく、環状の磁性部材の周方向の一部にエアギャップを設けることにより、磁性部材のインダクタンス値を調整することができる。
なお、磁性部材モジュールパッケージに嵌合するに当たっては、請求項６に記載したように、モジュールパッケージの側面に突起を形成し、この突起に係止するように磁性部材を嵌合させれば、振動などによる磁性部材の移動を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、モジュールパッケージの周囲に環状の磁性部材を嵌合することにより、パッケージを大型化させずに前記磁性部材によってノイズ電流を抑制することができ、パワー半導体モジュールの小型化に寄与することができる。
また、磁性部材をモジュールパッケージに外嵌する構造により、周囲の回路条件に依存するノイズ周波数に応じて最適なインダクタンス値を有する磁性部材に交換することも容易になる。
更に、磁性部材の構造が単純であるため製造も容易であり、コストの低減が期待できると共に、モジュールパッケージに形成した突起等を利用して嵌合させることにより、磁性部材が振動によってずれたり脱落するおそれもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図に沿って本発明を実施するための最良の形態を説明する。
まず、図１は本発明の第１実施形態を示す全体的な斜視図、図２はパワー半導体モジュール２の斜視図である。これらの図において、パワー半導体モジュール２の構造自体は従来と変わりなく、全体的にほぼ直方体状に形成されていると共に、樹脂等の絶縁体からなるモジュールパッケージ２Ａの内部には、図１３に示したように一相分上下アームの電力用半導体素子としてのＩＧＢＴや還流ダイオードが収納されている。また、パッケージ２Ａの上面には、直流入力端子２ａ，２ｂ、交流出力端子２ｃが適宜配置されており、前記ＩＧＢＴと外部の駆動回路とを接続するための制御端子２ｄも設けられている。
【００２５】
この実施形態では、パッケージ２Ａの平面外形を受容する矩形環状（枠状）の磁性部材６ａを、図１に示す如くパッケージ２Ａの底部周囲に嵌合したことに特徴を有する。これにより、パッケージ２Ａの内部に収容された電力用半導体素子は磁性部材６ａによって包囲されることになる。
なお、磁性部材６ａとしては、フェライトのように高透磁率を有して高周波特性が良好な材質を使用することが望ましく、磁性部材６ａのインダクタンスにより、低減させるべきノイズ電流の周波数において十分に大きいリアクタンス値が得られるような材質を選択する。これにより、ノイズ電流に対し高インピーダンス素子として動作させ、ノイズ電流を低減させることが可能である。逆に、低減するべきノイズ電流の周波数が低い場合には、鋼板等の材料を使用しても良い。
【００２６】
図３は、第１実施形態の使用状態における断面図である。なお、パワー半導体モジュール２の各端子の配置構造などは本発明の要旨ではないため、例えば図３における直流入力端子２ａ，２ｂ等の配置等は図１、図２と必ずしも一致していない。
【００２７】
パワー半導体モジュール２の内部構造や周辺の放熱手段の構成は図１４と同様であり、図３において、９は回路パターン、１６はセラミック製の絶縁基板、１０は放熱板、１１は冷却フィン、１２はアースラインである。
図３に示すように磁性部材６ａをパッケージ２Ａの底部近傍に外嵌することにより、抑制するべきノイズ電流の周波数に応じた磁性部材を嵌合させる際に、その着脱、交換が容易になる。
【００２８】
ここで、磁性部材６ａをパワー半導体モジュール２に固定するには、磁性部材６ａをパッケージ２Ａの底部に単に圧入することが考えられるが、その場合には各部の寸法精度に必要以上の厳密さが要求されるほか、上下方向の振動によってずれたりパッケージ２Ａとの嵌合が外れて上方の端子と接触してしまうおそれもある。
【００２９】
このため、図４に示すように、パッケージ２Ａの磁性部材６ａとの嵌合部近傍に爪状の突起２ｅを複数設け、磁性部材６ａをパッケージ２Ａの底部に挿入した上で突起２ｅに係止させ、突起２ｅと冷却フィン１１の上面とによって磁性部材６ａを挟み込むようにすれば良い。
これにより、パッケージ２Ａに対する磁性部材６ａの相対的な上下動が抑制されることになり、振動による磁性部材６ａの上下方向のずれを未然に防止することができる。
【００３０】
あるいは、図５に示す如く、パッケージ２Ａの底部側面に突起２ｆを複数設け、これらの突起２ｆに対応する位置の磁性部材６ａ内周面に凹部を形成して突起２ｆを凹部に嵌合させても良い。また、図示されていないが、磁性部材６ａの内周面に突起を設け、パッケージ２Ａ側の対応する位置に凹部を形成して両者を嵌合させても良い。なお、図５のような構造を採る場合には、例えば二分割した磁性部材６ａをパッケージ２Ａの左右両側から嵌合し、その後に各磁性部材の端面を密着させる等の方法をとれば良い。
なお、図４，図５において、パッケージ２Ａの内部は一部を省略して示してある。
【００３１】
図６は、本実施形態の回路構成図であり、前述したごとくパッケージ２Ａの周囲に磁性部材６ａを嵌合させることにより、パワー半導体モジュール２とアースライン１２（冷却フィン１１）との間の浮遊容量１５ａ，１５ｂに対してほぼ直列に磁性部材６ａを挿入した状態と等価になる。このため、磁性部材６ａは、図１５（ｂ）のコモンモードノイズ電流の閉ループ１３ｂにおけるインピーダンス素子（インダクタンス）として作用する。これにより、当該閉ループ１３ｂのインピーダンス値を増加させ、ノイズ電流を低減することができる。
【００３２】
ここで、環状の磁性部材６ａのインダクタンス値は数式１によって与えられる。
［数１］
Ｌ＝（μ０×μｒ）×Ｎ２×（Ｓ／ｌ）
なお、μ０：真空の透磁率、μｒ：磁性部材の比透磁率、Ｎ：巻数（＝１）、Ｓ：磁路断面積、ｌ：磁路長である。
従って、比透磁率の大きい材質を用いて磁性部材６ａを構成することによりインダクタンス値が大きくなり、高周波ノイズ電流の周波数帯域である数１００［ｋＨｚ］〜数１０［ＭＨｚ］にわたってリアクタンス値（インピーダンス値）の大きいコモンモードリアクトルを実現することが可能になる。
【００３３】
次に、図７は本発明の第２実施形態を示す全体的な斜視図である。
この実施形態は、第１実施形態における矩形環状の磁性部材６ａの周方向の一部にエアギャップ６ｃを設けて磁性部材６ｂを形成し、この磁性部材６ｂをパッケージ２Ａの底部周囲に嵌合したものである。なお、磁性部材６ｂの固定方法としては、第１実施形態と同様に図４，図５に示した方法を採ることができる。
本実施形態においては、エアギャップ６ｃの長さを調整することで磁性部材６ｂのインダクタンス値を最適値に調整することが可能である。
【００３４】
図８は、本発明の第３実施形態を示す全体的な斜視図である。
この実施形態は、非晶質合金や微罪結晶構造を有する磁性合金であって、ノイズ電流の周波数に対し高透磁率であるような環状かつ薄板状の膜軟磁性金属を同軸上に多数積層することにより、磁性部材６ｄを形成したものである。なお、磁性部材６ｄの全体形状は第１実施形態と同様に矩形環状であるが、第２実施形態の如く周方向の一部にエアギャップを設けても良い。
この実施形態においても、磁性部材６ｄをパッケージ２Ａの底部周囲に嵌合することにより、所定周波数におけるノイズ電流経路のインピーダンス値を増加させてノイズ電流を低減させることができる。
【００３５】
図９は、本発明の第４実施形態を示す全体的な斜視図である。
この実施形態では、パッケージ２Ｂの一部に別部材からなる磁性部材６ｅを組み込むことにより、パワー半導体モジュール２１が形成されている。上記磁性部材６ｅは、第１実施形態と同様にフェライト等によって矩形環状に構成されており、その表面がパッケージ２Ｂの外周面（各側面）と面一になるような大きさとなっている。
図１０は、上記第４実施形態の使用状態における断面図であり、モジュール２１の内部構造は第１〜第３実施形態と同一である。
なお、図示されていないが、パッケージ２Ｂの外周面を一巡するような溝を形成し、この溝に環状の磁性部材を埋設しても良い。
【００３６】
次いで、図１１は本発明の第５実施形態を示す全体的な斜視図である。
この実施形態のパワー半導体モジュール２２は、パッケージ２Ｃの表面に磁性体粉末を環状に塗布して磁性部材６ｆを形成したものであり、これによってパッケージ２Ｃ内の電力用半導体素子を磁性部材６ｆにより包囲して第１〜第４実施形態と等価なリアクトルを実現することができる。ここで、磁性体粉末は、パッケージ２Ｃの外周面に１ターン状に塗布することによって図９に示す外観を呈するようにしても良い。
なお、磁性体粉末のは、有機溶剤や油などの溶剤中に分散させた上でパッケージ２Ｃの表面に塗布すれば良く、磁性体粉末の材質や粒径、量、塗布膜の厚さなどは、ノイズ電流の周波数に応じて適宜決定される。
【００３７】
図１２は、本発明の第６実施形態における使用状態の断面図である。
この実施形態は、材質（周波数に応じたインダクタンス値）が異なる矩形環状の磁性部材６ａ，６ｇを形成し、これらを同軸上に積層してパッケージ２Ａの底部近傍に嵌合したものである。この場合にも、図４と同様にパッケージ２Ａに突起２ｅを形成して磁性部材６ａ，６ｇを固定することができる。
【００３８】
前述した如く、磁性部材のインダクタンスは数式１により与えられるが、磁性部材の比透磁率μｒには周波数依存性がある。すなわち、周波数が高いほどμｒは小さくなるので、高周波数になるほどインダクタンス値が小さくなってノイズの抑制が困難になる。
そこで、本実施形態では、低周波数において所定の透磁率を有する材質の磁性材料６ａと、高周波数においても所定の透磁率が得られる材質の磁性材料６ｇとを組み合わせて積層し、これらをパッケージ２Ａの底部近傍に嵌合することにより、低周波数から高周波数までの広汎な周波数領域にわたって所定のインダクタンス値を持たせ、これによってノイズ低減作用が得られるようにした。
なお、図１２において、パッケージ２Ａの内部は一部を省略して示してある。
【００３９】
上記各実施形態において、各磁性部材６ａ，６ｂ，６ｄ，６ｅ，６ｇは必ずしも単一部材により形成する必要はなく、例えば、平面から見てコ字形の部材とＩ字型の部材とを組合わせて密着させることにより、全体としてロ字形（環状）の磁性部材を形成しても良い。
【００４０】
以上のように、第１〜第６実施形態によれば、電力用半導体素子のスイッチングに伴って発生するノイズ電流を効果的に抑制することができる。また、磁性部材をパッケージ内に収容する必要がないため、パワー半導体モジュールの大型化を招く恐れもない。
更に、磁性部材の交換等も容易なため、周囲の回路条件に応じて抑制するべきノイズ電流の周波数が異なる場合でも、最適な材質の磁性部材を選択してノイズ低減対策をとることが可能である。
【００４１】
なお、本発明は、上述した各実施形態のように、電力変換装置を構成する上下アーム一相分の電力用半導体素子をモジュールパッケージに内蔵したものを始めとして、電力用半導体素子及びその駆動回路をモジュールパッケージに内蔵したパワーモジュール（いわゆるインテリジェントパワーモジュール）にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態を示す全体的な斜視図である。
【図２】第１実施形態におけるパワー半導体モジュールの斜視図である。
【図３】第１実施形態の使用状態における断面図である。
【図４】第１実施形態における磁性部材の嵌合構造の説明図である。
【図５】第１実施形態における磁性部材の嵌合構造の説明図である。
【図６】第１実施形態の回路構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態を示す全体的な斜視図である。
【図８】本発明の第３実施形態を示す全体的な斜視図である。
【図９】本発明の第４実施形態を示す全体的な斜視図である。
【図１０】第４実施形態の使用状態における断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態を示す全体的な斜視図である。
【図１２】本発明の第６実施形態の使用状態における断面図である。
【図１３】従来の半導体パワーモジュールを有する電力変換装置の回路図である。
【図１４】従来の半導体パワーモジュールの使用状態における概略的な断面図である。
【図１５】ノーマルモードノイズ電流及びコモンモードノイズ電流の経路を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：直流電源
２，２Ｕ，２Ｖ，２Ｗ，２１，２２：パワー半導体モジュール
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ：モジュールパッケージ
２ａ，２ｂ：直流入力端子
２ｃ：交流出力端子
２ｄ：制御端子
２ｅ，２ｆ：突起
３：モータ
４：駆動回路
５：制御回路
５ａ：出力電圧指令
５ｂ： キャリア
５ｃ：比較演算部
６ａ，６ｂ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ：磁性部材
６ｃ：エアギャップ
７：導電性ワイヤ
８：半導体チップ
１４，１５ａ，１５ｂ：浮遊容量
【図１】
2006351986.tif 000003
【図２】
2006351986.tif 000004
【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】
2006351986.tif 000009
【図８】
2006351986.tif 000010
【図９】
2006351986.tif 000011
【図１０】
2006351986.tif 000012
【図１１】
2006351986.tif 000013
【図１２】
2006351986.tif 000014
【図１３】
2006351986.tif 000015
【図１４】
2006351986.tif 000016
【図１５】
2006351986.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成18年6月16日(2006.6.16)
【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】
電力用半導体素子がモジュールパッケージに内蔵されたパワー半導体モジュールにおいて、
前記モジュールパッケージの周囲に、前記電力用半導体素子を包囲するように環状の磁性部材を嵌合したことを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項２】
電力用半導体素子がモジュールパッケージに内蔵されたパワー半導体モジュールにおいて、
前記モジュールパッケージの周囲に、前記電力用半導体素子を包囲するように、磁性体粉末を塗布して環状の磁性部材を配置したことを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項３】
電力用半導体素子がモジュールパッケージに内蔵されたパワー半導体モジュールにおいて、
前記電力用半導体素子を包囲する環状の磁性部材を、その表面が前記モジュールパッケージの外周面と面一になるように前記モジュールパッケージに組み込んだことを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載したパワー半導体モジュールにおいて、
前記磁性部材を、周波数に応じてインダクタンス値が異なる複数の磁性部材を同軸上に配置して構成したことを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項５】
請求項１，３，４の何れか１項に記載したパワー半導体モジュールにおいて、
前記磁性部材を、薄板状の磁性部材を同軸上に複数積層して構成したことを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載したパワー半導体モジュールにおいて、
前記磁性部材の周方向の一部にエアキャップを設けたことを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項７】
請求項１に記載したパワー半導体モジュールにおいて、
前記モジュールパッケージの側面に突起または溝を形成し、この突起または溝に係止するように前記磁性部材を嵌合させたことを特徴とするパワー半導体モジュール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載した発明は、電力用半導体素子のスイッチングにより電力変換を行う電力変換装置用の半導体パワーモジュールにおいて、モジュールパッケージの周囲に、電力用半導体素子を包囲するように環状の磁性部材を嵌合するものである。
また、請求項２に記載した発明は、モジュールパッケージの周囲に、電力用半導体素子を包囲するように、磁性体粉末を塗布して環状の磁性部材を配置したものである。
ここで、環状の磁性部材は、低減するべきノイズ電流の周波数に応じて所定のリアクタンス値が得られるように、比透磁率や断面積等を選択し、所定のインダクタンス値を持たせるようにする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また、請求項３に記載した発明は、電力用半導体素子を包囲する環状の磁性部材を、その表面がモジュールパッケージの外周面と面一になるようにモジュールパッケージに組み込んだものである。すなわち、モジュールパッケージの外周面に別部材からなる環状の磁性部材を組み込んでパッケージ内部の電力用半導体素子を包囲する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
なお、請求項４に記載したように、環状の磁性部材は、周波数に応じてインダクタンス値が異なる複数の磁性部材を同軸上に配置して構成しても良い。
また、請求項５に記載したように、環状の磁性部材は、環状かつ薄板状の磁性部材を同軸上に複数積層して構成しても良い。
更に、請求項６に記載したごとく、環状の磁性部材の周方向の一部にエアギャップを設けることにより、磁性部材のインダクタンス値を調整することができる。
なお、請求項 １において、磁性部材をモジュールパッケージに嵌合するに当たっては、請求項７に記載したように、モジュールパッケージの側面に突起または溝を形成し、この突起または溝に係止するように磁性部材を嵌合させれば、振動などによる磁性部材の移動を防ぐことができる。