(57)【要約】【課題】半導体素子が高温となっても、スナバ回路を構成するスナバコンデンサの温度上昇を回避し、該コンデンサの容量の低下を抑制できるようにする。【解決手段】電力用半導体モジュール１０は、トランジスタ１ａ、１ｂと、該半導体素子と電気的に接続された、少なくとも一対のゲート端子６及びソース端子７と、半導体素子と電気的に接続され、スナバコンデンサ２４を含む電子部品と、半導体素子を上面に保持するパッド３と、電子部品を上面に保持するパッド１１と、パッド３及びパッド１１を上面に絶縁性部材２３を介して保持する放熱板２１、２２とを備えている。放熱板におけるパッド３の下側領域とパッド１１の下側領域との少なくとも一部は、互いに熱的に分離するための隙間２６を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を保持する第１パッドと、
前記半導体素子と電気的に接続された第１スナバコンデンサを保持する第２パッドと、
前記第１パッド及び第２パッドを保持する放熱板とを備え、
前記放熱板は、前記第１パッドの下側領域と前記第２パッドの下側領域とを互いに熱的に分離するための分離部を有する、
半導体モジュール。
【請求項２】
前記分離部は、前記放熱板を前記第１パッドの下側領域と前記第２パッドの下側領域とで別体に構成する隙間である、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記分離部は、前記放熱板を該放熱板の表裏方向に貫通する切り込み部である、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記分離部は、前記放熱板に設けられた溝部である、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記第１パッドと前記第２パッドとは、互いに対向する側面の一部同士が接続されたくびれ部によって電気的に接続されている、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記くびれ部は、その幅が１ｍｍ以下である、
請求項５に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記第１パッドと前記第２パッドとは、ワイヤによって電気的に接続されている、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記第１スナバコンデンサは、セラミックコンデンサである、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記半導体素子、前記第１パッド、前記第１スナバコンデンサ、前記第２パッド及び前記放熱板は、モールド樹脂により封止された、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
前記モールド樹脂から露出して配置された電源端子及び接地端子と、
前記モールド樹脂の外部に配置されると共に、前記電源端子及び前記接地端子と電気的に接続された第２スナバコンデンサとをさらに備えている、
請求項９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】
従来、電力用半導体素子としては、シリコン（Ｓｉ）を用いたＳｉ−ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が用いられてきた。しかし、ワイドバンドギャップ材料である炭化シリコン（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）で構成された電力用半導体素子が登場してからは、これらのワイドバンドギャップ材料への置換が進んでいる。
【０００３】
例えば、従来から用いられてきたＩＧＢＴをＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）に置換して、その動作速度を速くするには、これまでの回路構成及び実装構成を大幅に見直す必要がある。
【０００４】
複数の半導体チップ同士を最近接の間隔で配置し、電力用半導体モジュールの構造を最適に設計することで、ハーフブリッジ構成における接地と電源との間のインダクタンス（Ｌｍ）を限界まで低減することは可能である。しかしながら、電源安定化のためのコンデンサは、電力用半導体モジュールから所定の距離だけ離れて配置される。さらに、該コンデンサは、容量値が大きく、そのデバイス自身が持つインダクタンス値も大きい。
【０００５】
従来のＩＧＢＴで構成される電力用半導体素子の回路には、電源安定用のコンデンサと比べて容量及びインダクタンス値が小さいスナバコンデンサ（snubber condenser）を電力用半導体モジュールの電源端子と接地端子との間に両端子に可能な限り近い位置に配置することによって、ノイズ対策を行ってきた。しかし、速いスイッチング速度を実現するには、これらの構成では十分ではない場合がある。すなわち、ノイズを十分に抑制するには、電力用半導体モジュールにおけるインダクタンス（Ｌｍ）を低減させるのに加えて、スナバコンデンサの配置をも見直さなければならない場合がある。
【０００６】
ノイズを抑制する電力用半導体モジュールと、該電力用半導体モジュールにおけるスナバコンデンサの配置の一例が、特許文献１に記載されている。
【０００７】
図９に示すように、電力用半導体モジュール２００には、ハイサイド側にトランジスタ２０１ａ及びダイオード２０２ａが配置され、ローサイド側にトランジスタ２０１ｂ及びダイオード２０２ｂが配置されている。また、電力用半導体モジュール２００には、電力用端子として、電源端子２０３、接地端子２０４及び出力端子２０５がそれぞれ配置されている。
【０００８】
電源端子２０３と接地端子２０４との間には、スナバコンデンサ２２４が配置されている。ここで、スナバコンデンサ２２４としては、複数の小型の積層セラミックコンデンサが用いられている。
【０００９】
このように、電力用半導体モジュールの内部に、スナバコンデンサ２２４を配置することで、各素子間に発生するサージ電圧を効果的に吸収することができる。ここで、スナバコンデンサ２２４と、ハイサイド素子であるトランジスタ２０１ａ及びダイオード２０２ａと、ローサイド素子であるトランジスタ２０１ｂ及びダイオード２０２ｂとを結ぶ電流ループの面積が、最小となる構成にすることが、設計上で重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２２５６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴを用いることにより、その動作速度を速くするに際して、特許文献１に記載された構成では、１つの問題が生じる可能性がある。
【００１２】
図９に示されているように、電力用半導体モジュール２００の内部に配置された複数のスナバコンデンサ２２４は、電力用半導体素子（トランジスタ２０１ａ、２０１ｂ及びダイオード２０２ａ、２０２ｂ）の直近に配置されている。このため、動作時には、スナバコンデンサ２２４もこれら電力用半導体素子と同様に高温になってしまう可能性がある。特に、積層セラミックコンデンサを利用する場合は、温度による特性変動が大きく、電力用半導体素子の動作が安定しないという不具合が生じる可能性がある。
【００１３】
具体的には、例えば、電力用半導体としてＳｉＣデバイスを用いる場合を考えると、各電力用半導体素子の温度が２５０℃となり、積層セラミックコンデンサの温度が１５０℃となって、該積層セラミックコンデンサの容量値は、室温での動作時の約半分以下にまで低減してしまう。積層セラミックコンデンサの容量が低下すると、サージエネルギーを十分に吸収しきれなくなって、サージ電圧がデバイスの耐圧を超えてしまうこととなるので、最悪の場合は、デバイスが破壊されてしまう可能性がある。
【００１４】
本発明は、上記の問題に鑑み、電力用半導体素子が高温となっても、スナバ回路を構成するスナバコンデンサの温度上昇を回避し、該スナバコンデンサの容量の低下を抑制できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の目的を達成するため、本発明に係る半導体モジュールの一態様は、半導体素子を保持する第１パッドと、半導体素子と電気的に接続された第１スナバコンデンサを保持する第２パッドと、第１パッド及び第２パッドを保持する放熱板とを備え、放熱板は、第１パッドの下側領域と第２パッドの下側領域とを互いに熱的に分離するための分離部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る半導体モジュールによれば、半導体素子が高温となっても、スナバ回路を構成するスナバコンデンサの温度上昇を回避できるので、コンデンサの容量の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（ａ）は第１の実施形態に係る電力用半導体モジュールを示す平面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。
【図２】図２は第１の実施形態に係る電力用半導体モジュールにおける電子部品実装用パッドに設けたくびれ部のくびれ幅と該電子部品実装用パッドの温度との関係を示すグラフである。
【図３】図３は第１の実施形態に係る電力用半導体モジュールを構成する素子用放熱板及び電子部品用放熱板と、その上の構成部品の配置を示す平面図である。
【図４】図４（ａ）は第１の実施形態の第１変形例に係る電力用半導体モジュールを示す平面図である。図４（ｂ）は第１変形例に制御基板を実装した平面図である。
【図５】図５（ａ）は第１の実施形態の第２変形例に係る電力用半導体モジュールを示す平面図である。図５（ｂ）は第１の実施形態の第３変形例に係る電力用半導体モジュールを示す平面図である。
【図６】図６（ａ）は比較例に係る電力用半導体モジュールのターンオフ時の動作波形を示すグラフである。図６（ｂ）は第１の実施形態に係る電力用半導体モジュールのターンオフ時の動作波形を示すグラフである。
【図７】図７（ａ）は第２の実施形態に係る電力用半導体モジュールを構成する放熱板を示す平面図である。図７（ｂ）は第２の実施形態に係る電力用半導体モジュールの内部構成を示す平面図である。
【図８】図８（ａ）は第２の実施形態の一変形例に係る電力用半導体モジュールを構成する放熱板を示す平面図である。図８（ｂ）は図８（ａ）のVIIIｂ−VIIIｂ線における断面図である。
【図９】図９は従来の電力用半導体モジュールを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る電力用半導体モジュールについて、図１、図２及び図３を参照しながら説明する。電力用半導体モジュールは、半導体モジュールの一例である。
【００１９】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係る電力用半導体モジュール１０は、電力用半導体素子の一例である、トランジスタ１ａ、１ｂ及びダイオード２ａ、２ｂを有している。トランジスタ１ａ、１ｂには、例えば、ワイドバンドギャップ材料の一例である、ＧａＮ又はＳｉＣを用いることができる。
【００２０】
電力用半導体モジュール１０には、トランジスタ１ａ、１ｂにそれぞれ対応したゲート端子６及びソース端子７が設けられている。各ゲート端子６及びソース端子７は、各トランジスタ１ａ、１ｂのゲートパッド及びソースパッドと、それぞれワイヤ線８ａ、８ｂによって接続されている。電源端子である正極端子３ａと接続されたパッド３の上には、ハイサイド側のトランジスタ１ａ及びダイオード２ａが、固着材によって接合されている。トランジスタ１ａのソースパッドと、ダイオード２ａのアノードパッドと、出力端子５ａとは、主電流を流す幅広のソースワイヤ線９によって電気的に接続されている。出力端子５ａと接続されたパッド５の上には、ローサイド側のトランジスタ１ｂ及びダイオード２ｂが、固着材によって接合されている。トランジスタ１ｂのソースパッドと、ダイオード２ｂのアノードパッドと、接地端子４とは、主電流を流す幅広のソースワイヤ線９によって電気的に接続されている。このような構成により、１パッケージで２ｉｎ１構成となるハーフブリッジの回路が実現される。接地端子４、及びパッド３、５は、リードフレームの一例である。
【００２１】
本実施形態においては、正極端子３ａ及び接地端子４に対して、電子部品実装用パッド１１、１２を近接して配置し、電子部品実装用パッド１１、１２及びそのくびれ部１３を介して正極端子３ａ及び接地端子４を電気的に接続している。電子部品実装用パッド１１、１２には、スナバコンデンサ２４を含む電子部品を実装する。電子部品実装用パッド１１、１２には、スナバコンデンサ２４を含む電子部品により、スナバ回路が構成されている。スナバコンデンサ２４として、例えば、少なくとも１つの積層セラミックコンデンサを採用することができる。スナバコンデンサ２４は、第１スナバコンデンサの一例である。スナバコンデンサ２４は、そのアノード及びカソードを固着材によってそれぞれ電子部品実装用パッド１１、１２上に接合して実装される。このような構成により、スナバコンデンサ２４を介して正極端子３ａ及び接地端子４を接続する電流経路の長さを最小に設定できるので、この部分のスナバ回路のインダクタンスを最小に抑えることができる。
【００２２】
ここで、本実施形態の構成では、トランジスタ１ａ、１ｂ及びダイオード２ａ、２ｂと、スナバコンデンサ２４との距離が短くなることから、該スナバコンデンサ２４は高温になりやすい。そこで、本実施形態においては、スナバコンデンサ２４を実装する電子部品実装用パッド１１、１２を、トランジスタ１ａ、１ｂ及びダイオード２ａ、２ｂと接続されているリードフレーム（パッド３、５）とスナバコンデンサ２４との電気的な接続を確保する一方、互いに断熱することが可能な構成としている。具体的には、本実施形態においては、電子部品実装用パッド１１、１２をくびれ部１３で正極端子３ａ又は接地端子４と接続することで、電気的な接続を確保する一方、互いに断熱することを可能としている。
【００２３】
ここで、くびれ部１３の仕様の上限について考察する。銅（Ｃｕ）により構成されたリードフレームの厚さが１ｍｍであり、くびれ部１３の長さが２ｍｍであり、くびれ部１３の幅が１ｍｍであるとして、該くびれ部１３の熱抵抗を計算すると、５℃／Ｗとなる。トランジスタ１ａ、１ｂ及びダイオード２ａ、２ｂの温度が２５０℃になり、正極端子３ａ及び接地端子４の温度が１７５℃になった場合でも、正極端子３ａ及び接地端子４から１０Ｗの熱が流入する。しかしながら、電子部品実装用パッド１１、１２の温度は１２４℃に抑えられ、電力用半導体モジュール１０におけるスナバコンデンサ２４は、動作上、支障が生じない温度となる。従って、これらの構成であれば、くびれ部１３の幅が１ｍｍ以下の場合に、スナバコンデンサ２４の温度は１２５℃以内に抑えられるので、トランジスタ１ａ、１ｂ及びダイオード２ａ、２ｂの動作が安定する。すなわち、くびれ部１３の幅の上限は、１ｍｍである。
【００２４】
本実施形態においては、このような構成とすることにより、熱によるスナバコンデンサ２４を含む電子部品の劣化を最小限に抑制することができ、ワイドバンドギャップ材料（例えばＧａＮ又はＳｉＣ）により構成されたデバイスを高速駆動させた場合においても、誤動作が生じる可能性を低くすることができる。特に、高温での動作を特徴とするＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴの場合、２５０℃を超える温度で動作させても、安定した高周波動作を実現することが可能となる。このように、本実施形態に係る電力用半導体モジュールは、簡素な構成で高温動作を実現することが可能であり、例えば電力変換機器の大幅な小型化を実現することが可能となる。
【００２５】
本実施形態に係る構成では、電子部品実装用パッド１１、１２は、正極端子３ａと接地端子４との間に配置される。正極端子３ａと接地端子４との間の最小寸法は、デバイスの定格電圧によって決まる。例えば、定格が１２００Ｖのデバイスの場合は、正極端子３ａと接地端子４との間の最小寸法は、少なくとも１０ｍｍ程度は確保する必要がある。従って、この場合、電子部品実装用パッド１１、１２の幅寸法を２ｍｍとし、該パッド１１、１２同士の間隔を２ｍｍだけ確保すると、正極端子３ａと電子部品実装用パッド１２との間隔、及び接地端子４と電子部品実装用パッド１１との間隔は、例えばそれぞれ２ｍｍに設定される。図１（ｂ）に示すように、電子部品実装用パッド１１、１２は、モールド樹脂１４によって覆われているので、該パッド１１、１２同士に２ｍｍの間隔が確保できていれば、絶縁耐圧は１２００Ｖ以上となる。このような本実施形態に係る構成では、スナバコンデンサ２４の長さが２ｍｍ以上且つ６ｍｍ以下であれば実装が可能となる。なお、電子部品実装用パッド１１、１２は、パッケージの外周部から内側に１ｍｍ以上の距離をおいて配置されていればよい。このような設計ルールに従えば、パッケージの外部での電界強度を０．１ＭＶ／ｃｍ以下に設定できるので、十分な信頼性を確保することが可能となる。
【００２６】
ここで、例えば、電子部品実装用パッド１１と、トランジスタ１ｂのソース電極が接続される接地端子４との電気的な接続に関して、以下のような制約によって接続することが望ましいことを、本発明者は見出した。
【００２７】
本実施形態において、電力用半導体素子（トランジスタ１ａ、１ｂ等）が動作する際、スナバコンデンサ２４に流れる電流はパルス状であるため、瞬間電流量は大きいが、電流が流れる時間は短い。従って、本実施形態において、スナバコンデンサ２４に流れる電流の平均電流量は小さく、上記の目的に鑑みた場合には、接地端子４から電子部品実装用パッド１１への電気的な接続は、熱抵抗が十分に小さくなるような小電流用の接続で十分である。
【００２８】
例えば、定格が６００Ｖで７５Ａのパワーモジュールを、立ち上がり時間ｔｒ及び立ち下がり時間ｔｆが２０ｎｓ程度でスイッチング動作をさせた場合を考える。この場合、スイッチング動作をさせた際の転流動作に対して、スナバコンデンサ２４では、１．５μＣの電荷のやり取りが起こる。このとき、スイッチング周波数が２００ｋＨｚであれば、最大でも２００ｋＨ×２×１．５μＣ＝０．６Ａの電流が流れることになる。主電流に対する電流の許容量は、１００分の１程度でも問題はないが、安全のためのマージンを確保することを考えると、１０分の１程度の見積もりが好ましい。１０分の１程度で見積もる場合、接地端子４から電子部品実装用パッド１１に流れ込む電流の実効電流値は、接地端子４を流れる主電流の実効電流値に対して、最大でも１０分の１程度である。すなわち、接地端子４における許容電流値に対して、接地端子４と電子部品実装用パッド１１との電気的な接続部における許容電流値が、１０分の１で許容されることになる。従って、接地端子４と電子部品実装用パッド１１との間の電気的な接続は、主電流を担う接地端子４の１０分の１以上に設定すればよい。
【００２９】
また、本実施形態においては、主電流が流れる接地端子４から電子部品実装用パッド１１に向かって大きな熱勾配を持つように、接地端子４と電子部品実装用パッド１１との間      の熱抵抗が大きくなるように設定することも重要な用件となる。この用件により、接地端子４と電子部品実装用パッド１１との間の電気接続容量の上限が決まる。
【００３０】
このように、接地端子４と電子部品実装用パッド１１との接続方法として、熱抵抗を大きくする接続方法を採ることで、電力用半導体モジュールにおける実効インダクタンスを低減することができる。その結果、サージ電圧等に起因するノイズを抑制することが可能となる。それに加え、電子部品実装用パッド１１における温度上昇を抑制することが可能となり、スナバコンデンサ２４等の電子部品の温度上昇をも防止することができるようになる。
【００３１】
同様に、電子部品実装用パッド１２と、電力用半導体素子であるトランジスタ１ａ及びダイオード２ａが搭載されているリードフレーム（パッド３）に直接に繋がっている正極端子３ａとの電気的な接続も、上記と同様の制約によって接続するのが望ましい。具体的には、電子部品実装用パッド１２を正極端子３ａに近接し且つ熱抵抗を大きくするように接続することで、電力用半導体モジュールの実効インダクタンスを低減でき、サージ電圧等のノイズを抑制することが可能となる。それに加え、電子部品実装用パッド１２における温度上昇を抑制することが可能となり、スナバコンデンサ２４等の電子部品の温度上昇をも防止することが可能となる。
【００３２】
また、本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、正極端子３ａを含むパッド３、接地端子４及び出力端子５ａを含むパッド５は、素子用放熱板２１の上に絶縁性部材２３を介して配置される。一方、スナバコンデンサ２４等の電子部品を実装する電子部品実装用パッド１１、１２は、素子用放熱板２１と熱的に絶縁された電子部品用放熱板２２の上に絶縁性部材２３を介して配置される。素子用放熱板２１と電子部品用放熱板２２とは、ヒートシンク２０の上に実装される。トランジスタ１ａ、１ｂ及びダイオード２ａ、２ｂ、パッド３、５、素子用放熱板２１、電子部品用放熱板２２及び絶縁性部材２３は、モールド樹脂１４により封止される。
【００３３】
素子用放熱板２１と電子部品用放熱板２２との配置を説明するために、図３に、素子用放熱板２１と、電子部品用放熱板２２と、電子部品実装用パッド１１、１２との平面視での位置関係を示す。
【００３４】
図３に示すように、トランジスタ１ａ、１ｂ及びダイオード２ａ、２ｂが配置されたパッド３、５の下側の素子用放熱板２１と、スナバコンデンサ２４が配置された電子部品実装用パッド１１、１２の下側の電子部品用放熱板２２とは、分離部である物理的な隙間２６を介して配置されている。隙間２６には、電力用半導体モジュール１０がモールド樹脂１４によって封止される際に、該モールド樹脂１４が流入する。従って、素子用放熱板２１と電子部品用放熱板２２とは、ほぼ熱的に絶縁された構成となる。
【００３５】
例えば、素子用放熱板２１と電子部品用放熱板２２との間に設けた物理的な隙間２６の幅を１ｍｍに設定し、モールド樹脂１４の熱伝導率が０．７Ｗ／ｍＫであったとすると、素子用放熱板２１と電子部品用放熱板２２との間の熱抵抗は４０Ｋ／Ｗとなる。電力用半導体モジュール１０における電力用半導体素子からヒートシンク２０への放熱の熱抵抗が３℃／Ｗであるとすると、上記の場合、トランジスタ１ａ、１ｂ及びダイオード２ａ、２ｂから発生した熱は、ほぼ、絶縁性部材２３等を介して下側の放熱板２１、２２に放熱されることになる。従って、素子用放熱板２１と電子部品用放熱板２２とは、ほぼ熱的に絶縁された構成となる。
【００３６】
このような構成を採ることで、トランジスタ１ａ、１ｂ及びダイオード２ａ、２ｂから発生した熱が、くびれ部１３以外からスナバコンデンサ２４に流れ込むことがなくなるので、該スナバコンデンサ２４における温度上昇を大幅に低減することが可能となる。すなわち、トランジスタ１ａ、１ｂ及びダイオード２ａ、２ｂが、動作時に高温になっても、スナバコンデンサ２４の温度を低く保つことができる。従って、トランジスタ１ａ、１ｂ及びダイオード２ａ、２ｂを安定して駆動させることが可能となる。
【００３７】
以下に、接地端子４と電子部品実装用パッド１１との電気的且つ機械的接続、及び正極端子３ａと電子部品実装用パッド１２との電気的且つ機械的接続の実施例を説明する。
【００３８】
まず、正極端子３ａを含むパッド３、接地端子４、出力端子５ａを含むパッド５、及び電子部品実装用パッド１１、１２を、１つのリードフレームをパターニングして作製する方法を説明する。
【００３９】
図１（ａ）に示すように、本実施形態では、接地端子４と電子部品実装用パッド１１との間、及び正極端子３ａと電子部品実装用パッド１２との間は、互いに対向する側面の一部同士が接続されてなるくびれ部１３によって電気的且つ機械的に接続される。このくびれ部１３の断面積及び長さを調整することで、抵抗及び熱抵抗を調整することが可能となる。
【００４０】
図２に、電子部品実装用パッド１１、１２におけるくびれ部１３のくびれ幅と電子部品実装用パッド１１、１２の温度との関係を示す。くびれ幅が１ｍｍ以下になると、素子実装用のパッド３、接地端子４と、電子部品実装用パッド１１、１２との間の熱抵抗が大きくなり、電力用半導体素子が１７５℃のときに、電子部品実装用パッド１１、１２の温度を１２５℃以下に設定できることが分かった。なお、図２では、入力する電力は１０Ｗとし、リードフレーム（パッド）の厚さは１ｍｍとし、くびれ部１３の長さは２ｍｍとしている。
【００４１】
このようにして構成された電力用半導体モジュール１０の電気特性についてテストした試験結果を図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す。
【００４２】
図６（ａ）は、比較例であって、スナバコンデンサ２４を設けない場合のターンオフ時の波形を表している。一方、図６（ｂ）は、本実施形態であって、スナバコンデンサ２４を設けた場合のターンオフ時の波形を表している。図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、本実施形態に係る電力用半導体モジュール１０は、比較例に対して電源等の条件を同一にした場合においても、スナバコンデンサ２４を配置することで、サージ電圧を大幅に抑制できることが分かる。
【００４３】
（第１の実施形態の第１応用例）
第１の実施形態の第１応用例として、図示はしていないが、正極端子３ａを含むパッド３、接地端子４、及び出力端子５ａを含むパッド５と、電子部品実装用パッド１１、１２とを別々のフレームとして組み立てる例でも実現可能である。この例は、前述のくびれ部１３の代わりに、Ａｌワイヤを用いるものである。この例では、Ａｌワイヤを接続するための工数は増加するが、リードフレームの形状は簡素化されるため、リードフレームの加工は容易になる。この場合、熱抵抗が銅（Ｃｕ）よりも大きいアルミニウム（Ａｌ）により構成されたＡｌワイヤを用いて、接地端子４と電子部品実装用パッド１１との間を電気的に接続し、同様に、正極端子３ａと電子部品実装用パッド１２との間を電気的に接続する。
【００４４】
（第１の実施形態の第１変形例）
図４（ａ）に、第１の実施形態の第１変形例として、電力用半導体モジュール１００の構成を説明する。電力用半導体モジュール１００は、第１の実施形態で説明した２ｉｎ１電力用半導体モジュール１０の１単位を、３単位分含む構成である。
【００４５】
図４（ａ）に示すように、電力用半導体モジュール１００は、電源端子５２、接地端子５１並びに３相の出力端子、すなわち、Ｗ相出力端子５３、Ｖ相出力端子５４及びＵ相出力端子５５を備えたケース５０に組み込むことで、３相出力の電力用半導体モジュールを実現している。ケース５０に設けられた電源端子５２と電力用半導体モジュール１０の正極端子３ａとは、接合部５６において接合される。ケース５０に設けられた接地端子５１と電力用半導体モジュール１０の接地端子４は、接合部５７において接合される。ケース５０に設けられたＷ相出力端子５３、Ｖ相出力端子５４及びＵ相出力端子５５と、電力用半導体モジュール１０の出力端子５ａとは、それぞれ接合部５８において接合される。
【００４６】
図４（ｂ）に、電力用半導体モジュール１００、すなわち各電力用半導体モジュール１０をそれぞれ制御する制御基板６０を組み付けた構成を示す。図４（ｂ）に示すように、電力用半導体モジュール１００には、ケース５０の内部において、３つの電力用半導体モジュール１０の上方を覆うように、各トランジスタ及び各ダイオードを制御する複数の駆動素子６１を搭載した制御基板６０が配置される。各電力用半導体モジュール１０におけるゲート端子６及びソース端子７は、それぞれ制御基板６０の各接続部６２と接続される。
【００４７】
（第１の実施形態の第２変形例）
図５（ａ）に、第２変形例として、電力用半導体モジュール１００の内部だけでなく、電力用半導体モジュール１００の外部にもスナバコンデンサを実装する例を示す。
【００４８】
この変形例では、図５（ａ）に示すように、３つの電力用半導体モジュール１０のそれぞれに対して、１つずつのスナバコンデンサ４３を配置している。スナバコンデンサ４３は、第２スナバコンデンサの一例である。
【００４９】
（第１の実施形態の第３変形例）
図５（ｂ）に、第３変形例の半導体モジュールを示す。第３変形例では、図５（ｂ）に示すように、ケース５０に設けられた電源端子５２及び接地端子５１に対して、まとめて１つのスナバコンデンサ４３を配置している。
【００５０】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態に係る電力用半導体モジュールについて、図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照しながら説明する。図７（ａ）は本実施形態に係る放熱板の平面構成を示し、図７（ｂ）は、トランジスタ１ａ、１ｂ等が実装されたパッド３、５等が絶縁性部材（図示せず）を介して素子用放熱領域２５ａの上に配置された構成を表している。ここでは、スナバコンデンサ２４は省略している。
【００５１】
図７（ａ）に示すように、本実施形態に係る電力用半導体モジュールを構成する放熱板２５は、素子用放熱板２１に対応する素子用放熱領域２５ａと電子部品用放熱板２２に対応する電子部品用放熱領域２５ｂとの間に、放熱板２５の表裏方向に貫通する分離部である切り込み部２５ｃを設け、これらを一体に形成している。切り込み部２５ｃは、電子部品用放熱領域２５ｂを囲うと共に、その外側の端部が、放熱板２５の側端面から所定の間隔をおいて内側に設けられている。
【００５２】
放熱板２５を図７（ａ）に示す構成とすることで、図７（ｂ）に示すように構成した際に、放熱板２５の端部からの熱の回り込みは生じるものの、切り込み部２５ｃにより熱の伝達を遮断することができる。第２の実施形態の構成は、第１の実施形態のように放熱板を別体とする必要がないため、管理が容易である。
【００５３】
（第２の実施形態の一変形例）
図８（ａ）に、第２の実施形態の一変形例に係る電力用半導体モジュールを構成する放熱板の平面構成を示す。
【００５４】
本変形例においては、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、第２の実施形態に係る放熱板２５の素子用放熱領域２５ａと電子部品用放熱領域２５ｂとを分割する切り込み部２５ｃに代えて、放熱板２５を表裏方向に貫通しない分離部である溝部２５ｄを設けている。
【００５５】
このようにすると、溝部２５ｄの底部の厚さを薄くすることで、素子用放熱領域２５ａと電子部品用放熱領域２５ｂとの間の熱抵抗を大きくすることができ、両領域２５ａ、２５ｂの間を熱的に遮断することも可能である。
【００５６】
以上説明したように、本発明に係る電力用半導体モジュールによれば、高温動作時においても、デバイスの高速スイッチが可能となる。特に、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴを用いて高出力化を実現する際に効果が大きい。ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴは、低損失であり、高出力時にも、半導体素子での発熱は抑えられる。電力用半導体素子で発生する熱損失が小さい上に、ジャンクション温度を高温に設定できるので、冷却機構を大幅に簡略化することが可能となる。特に、車載電力変換機においては、小型化の要求が大きく、電力用半導体素子の温度は高温となるので、高周波化の重要性は高くなっている。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る電力用半導体モジュールは、例えば、小型化が要求される車載電力変換機等に有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１ａ、１ｂ  トランジスタ
２ａ、２ｂ  ダイオード
３    パッド
３ａ  正極端子
４    接地端子
５    パッド
５ａ  出力端子
６    ゲート端子
７    ソース端子
８ａ、８ｂ  ワイヤ線
９    ソースワイヤ線
１０  電力用半導体モジュール
１１、１２  電子部品実装用パッド
１３  くびれ部
１４  モールド樹脂
２０  ヒートシンク
２１  素子用放熱板
２２  電子部品用放熱板
２３  絶縁性部材
２４  スナバコンデンサ
２５  放熱板
２５ａ  素子用放熱領域
２５ｂ  電子部品用放熱領域
２５ｃ  切り込み部
２５ｄ  溝部
２６  隙間
４３  スナバコンデンサ
５０  ケース
５１  接地端子
５２  電源端子
５３  Ｗ相出力端子
５４  Ｖ相出力端子
５５  Ｕ相出力端子
５６、５７、５８  接合部
６０  制御基板
６１  駆動素子
６２  接続部
１００  電力用半導体モジュール
【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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