(57)【要約】【課題】半導体パワーモジュールを、電力端子から制御端子へのノイズ除去を考慮しつつ小型化する。【解決手段】半導体パワーモジュール１０は、複数のＩＧＢＴ２ａ，２ｃと、これらに電気的に接続される正極端子１１ａと負極端子１１ｂと、ＩＧＢＴ２ａをスイッチング駆動させるゲート信号線３ａとエミッタ信号線３ｂとを備える。負極端子１１ｂ、正極端子１１ａ、ゲート信号線３ａ、エミッタ信号線３ｂは、積層して平行に固定される部位を有し、正極端子１１ａに流れる電流の向きと、正極端子１１ａに隣接するゲート信号線３ａに流れる制御電流の向きとを逆にした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパワー半導体素子と、
前記パワー半導体素子と電気的に接続される複数の電力端子と、
前記パワー半導体素子をスイッチング駆動させる複数の制御信号線と、を備え、
前記複数の制御信号線は、ゲート信号線とエミッタ信号線と、を含み、
前記複数の電力端子のうちの少なくともいずれかの端子と前記ゲート信号線と前記エミッタ信号線は、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層されて伸びる部位を有し、
前記複数の電力端子のいずれかに流れる電流の向きと、前記複数の電力端子のいずれかに隣接する制御信号線に流れる制御電流の向きとを逆にした、
ことを特徴とする半導体パワーモジュール。
【請求項２】
前記複数の電力端子は、正極端子と負極端子と、を含み、
前記複数の制御信号線は、第１ゲート信号線と第１エミッタ信号線と、を有し、
前記正極端子と前記負極端子と前記第１ゲート信号線と前記第１エミッタ信号線は、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層されて伸びる部位を有し、
前記第１ゲート信号線または前記第１エミッタ信号線に隣接する前記正極端子または前記負極端子に流れる電流の向きと、
前記正極端子または前記負極端子に隣接する前記第１ゲート信号線または前記第１エミッタ信号線に流れる制御電流の向きと、を逆にした、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体パワーモジュール。
【請求項３】
前記複数の電力端子は、交流端子を含み、
前記複数の制御信号線は、第２ゲート信号線と第２エミッタ信号線と、を有し、
前記交流端子と前記第２ゲート信号線と前記第２エミッタ信号線は、互いに平行に、かつ互いの間に所定の絶縁距離が保持されるように積層されて伸びる部位を有し、
前記交流端子に流れる電流の向きと、前記交流端子に隣接する前記第２ゲート信号線または前記第２エミッタ信号線に流れる制御電流の向きとを逆にした、
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体パワーモジュール。
【請求項４】
前記交流端子は、前記正極端子および前記負極端子とは反対側に配置される、
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体パワーモジュール。 
【請求項５】
前記複数の制御信号線は、前記正極端子および前記負極端子が配置される領域と、前記交流端子が配置される領域との間に配置される、
ことを特徴とする請求項４に記載の半導体パワーモジュール。
【請求項６】
前記ゲート信号線と前記エミッタ信号線とは、プリント基板の表裏にパターンで形成される、
ことを特徴とする請求項４に記載の半導体パワーモジュール。
【請求項７】
前記パワー半導体素子を搭載するベースを備え、
前記第１ゲート信号線と前記第１エミッタ信号線とが、前記正極端子と前記負極端子からなる電力端子と前記ベースとの間に位置し、
互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層された前記第１ゲート信号線、前記第１エミッタ信号線、前記正極端子、前記負極端子に流れる電流が交互に逆になっている、
ことを特徴とする請求項４に記載の半導体パワーモジュール。
【請求項８】
前記パワー半導体素子を搭載するベースを備え、
前記正極端子と前記負極端子からなる電力端子が、前記第１ゲート信号線と前記第１エミッタ信号線と前記ベースの間に位置し、
互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層された前記第１ゲート信号線、前記第１エミッタ信号線、前記正極端子、前記負極端子に流れる電流が交互に逆になっている、
ことを特徴とする請求項４に記載の半導体パワーモジュール。
【請求項９】
前記ゲート信号線が接続されるゲート信号端子と前記エミッタ信号線が接続されるエミッタ信号端子とは、隣接して互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持される部位を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体パワーモジュール。
【請求項１０】
各前記制御信号線が接続される制御端子の形状は、線対称である、
ことを特徴とする請求項４に記載の半導体パワーモジュール。
【請求項１１】
前記パワー半導体素子を収納するケースを備え、
前記制御端子は、中央部が湾曲し、かつ、上側に前記ケースに嵌め合わせ、または突当てる突起部を備える、
ことを特徴とする請求項１０に記載の半導体パワーモジュール。
【請求項１２】
前記制御端子の足がプリント基板を貫通して反対面から露出した箇所は、絶縁材で覆われている、
ことを特徴とする請求項１０に記載の半導体パワーモジュール。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の半導体パワーモジュールを、短手方向に複数並列に配置した、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１４】
請求項２ないし請求項１２のいずれか１項に記載の半導体パワーモジュールを、短手方向に複数並列に配置すると共に、
半導体パワーモジュールの前記正極端子および前記負極端子の側に、平滑コンデンサを設置し、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように固定された負極バスバと正極バスバとによって電気的に接続した、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電力変換装置と、
前記電力変換装置によって駆動されるモータと、
を備えることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor：以下、ＩＧＢＴという）などの電力用半導体素子が搭載された半導体パワーモジュールと、これを用いた電力変換装置およびこれを用いた移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境配慮の観点から電鉄車両および電気自動車などが注目を浴びている。これらの電気駆動による移動体には、インバータ、コンバータ、チョッパなどである電力変換装置やモータが搭載されている。これらの電力変換装置には、半導体パワーモジュールが一般的に用いられる。この半導体パワーモジュールは、ＩＧＢＴに代表されるパワー半導体素子をスイッチングすることにより、直流電力を交流電力に変換し、または交流を直流に変換するものである。
【０００３】
半導体パワーモジュールでは、スイッチング素子とダイオードを並列接続した一組の半導体として使用することが一般的である。この一組は、アームと呼ばれる。一組の半導体を正極端子と交流端子の間に接続したものは、上アームと呼ばれる。一組の半導体を交流端子と負極端子の間に接続したものは、下アームと呼ばれる。上アームと下アームを組み合わせることによって一相の交流電力を出力することができる。よって、三相交流を発生させるためには、３組の上下アーム、すなわち合計６アームが必要となる。
特許文献１には、一つのケースの内部に２アームのパワー半導体を搭載した半導体パワーモジュール（以下これを２ｉｎ１モジュールと呼ぶ）や、一つのケースの内部に６アームのパワー半導体を搭載した半導体パワーモジュール（以下これを６ｉｎ１モジュールと呼ぶ）を開示している。
【０００４】
特許文献１の要約書の課題には、「モータ駆動用インバータ装置を小型化するために、受電する交流電圧が大きい場合でも、小型化したＩＧＢＴモジュールを得ること。」と記載されている。解決手段には、「隣り合う交流端子と直流端子間、あるいは隣り合う２つの直流端子間のそれぞれのねじ止め面の間に、このねじよりも高い樹脂製の凸壁と、これに連なるように端子下端より低く窪んだ凹部（溝）を設けた。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０３９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載に発明では、ＩＧＢＴモジュールのケースに突起を設けることで絶縁距離を確保しており小型化を実現している。しかしながら、この突起はモジュール外部の配線経路を阻害しているため、配線長の増大によりインダクタンス低減が困難となる。また、小型化を追求した結果、電力端子の大電流の変化によって誘起する磁束による制御端子へのノイズの影響までは考慮されておらず、制御端子の配置によっては誤動作する問題を持っていた。
【０００７】
電鉄車両では、旅客床下の限られた空間に、他の機器と一緒に電力変換装置を搭載しなければならない。電気自動車では、ボンネット内の限られた空間に、他の機器と一緒に電力変換装置を搭載しなければならない。そのため、半導体パワーモジュールの小型化は重要な課題である。一方で、小型化を追求した結果、電力端子の大電流の変化によって発生する磁束による制御端子へのノイズの影響までは考慮されておらず、制御端子の配置によっては誤動作する問題も解決しなければならない。
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、電力端子から制御端子へのノイズ除去まで考慮したＩＧＢＴモジュールの小型化は実現されていなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、電力端子から制御端子へのノイズ除去を考慮しつつ小型化した半導体パワーモジュールや、これを用いた電力変換装置およびこれを用いた移動体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した課題を解決するため、第１の発明の半導体パワーモジュールは、複数のパワー半導体素子と、前記パワー半導体素子と電気的に接続される複数の電力端子と、前記パワー半導体素子をスイッチング駆動させる複数の制御信号線と、を備え、前記複数の制御信号線は、ゲート信号線とエミッタ信号線と、を含む。前記複数の電力端子のうちの少なくともいずれかの端子と前記ゲート信号線と前記エミッタ信号線は、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層されて伸びる部位を有する。前記複数の電力端子のいずれかに流れる電流の向きと、前記複数の電力端子のいずれかに隣接する制御信号線に流れる制御電流の向きとを逆にした。
【００１０】
第２の発明の電力変換装置は、前記半導体パワーモジュールを、短手方向に複数並列に配置した。
【００１１】
第３の発明の移動体は、前記電力変換装置と、前記電力変換装置によって駆動されるモータとを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電力端子から制御端子へのノイズ除去を考慮しつつ小型化した半導体パワーモジュールや、これを用いた電力変換装置およびこれを用いた移動体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態における電鉄車両と、その電力変換装置の回路ブロック構成を示した図である。
【図２】第１の実施形態における半導体パワーモジュールを示す外観斜視図である。
【図３】第１の実施形態における半導体パワーモジュールを複数並列に配置した斜視図である。
【図４】第１の実施形態におけるモジュールケースの内部構造を示す図である。
【図５】第１の実施形態における図４の断面の電流方向と磁束方向の模式図である。
【図６】第２の実施形態におけるモジュールケースの内部構造を示す図である。
【図７】第２の実施形態における図６の断面の斜視図である。
【図８】第２の実施形態における図６の断面の電流方向と磁束方向の模式図である。
【図９】第２の実施形態における制御端子部の構造を示す斜視図である。
【図１０】第３の実施形態における断面の電流方向と磁束方向の模式図である。
【図１１】第４の実施形態における断面の電流方向と磁束方向の模式図である。
【図１２】第５の実施形態における半導体パワーモジュールを示す外観斜視図である。
【図１３】第５の実施形態における半導体パワーモジュールの複数並列配置図である。
【図１４】第５の実施形態における電力変換装置の部分を示す斜視図である。
【図１５】第５の実施形態におけるモジュールケースの内部構造を示す斜視図である。
【図１６】第１の実施形態における半導体パワーモジュールを示す平面図である。
【図１７】第１の実施形態における半導体パワーモジュールを示す底面図である。
【図１８】第１の実施形態における半導体パワーモジュールを示す正面図である。
【図１９】第１の実施形態における半導体パワーモジュールを示す背面図である。
【図２０】第１の実施形態における半導体パワーモジュールを示す左側面図である。
【図２１】第１の実施形態における半導体パワーモジュールを示す右側面図である。
【図２２】第５の実施形態における半導体パワーモジュールを示す平面図である。
【図２３】第５の実施形態における半導体パワーモジュールを示す底面図である。
【図２４】第５の実施形態における半導体パワーモジュールを示す正面図である。
【図２５】第５の実施形態における半導体パワーモジュールを示す背面図である。
【図２６】第５の実施形態における半導体パワーモジュールを示す左側面図である。
【図２７】第５の実施形態における半導体パワーモジュールを示す右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における電鉄車両６００と、その電力変換装置１００の回路ブロック構成を示した図である。
図１に示すように、移動体である電鉄車両６００は、変圧器２００と、インバータ回路を構成する電力変換装置１００と、４個の誘導電動機５００とを備えている。この誘導電動機５００は、電鉄車両６００の４つの車輪に接続されている。
電力変換装置１００は、架線３００とレールや車体などの接地部４００との間に、変圧器２００を介して接続される。電力変換装置１００は、誘導電動機５００に交流電力を供給して駆動する。第１の実施形態の架線３００は、直流電力を供給する。
架線３００の電力が直流の場合に、変圧器２００はチョッパ回路として振舞い、必要に応じて電圧レベルを調整して電力変換装置１００に供給する。架線３００の電力が交流の場合に、電鉄車両６００は、交流を直流に変換するコンバータモジュールを備え、この直流電力を電力変換装置１００に供給する。
【００１５】
電力変換装置１００は、インバータモジュール１１０と、コンデンサモジュール１２０と、インバータモジュール１１０を駆動制御するドライバ回路１３０と、ドライバ回路１３０へ制御信号を供給する制御回路１４０とを含んで構成される。インバータモジュール１１０は、直流電流から所定の周波数の交流電流を生成する。コンデンサモジュール１２０は、供給される直流電流を安定化し平滑化する。
【００１６】
インバータモジュール１１０は、Ｕ相の上下アーム直列回路１ｕと、Ｖ相の上下アーム直列回路１ｖと、Ｗ相の上下アーム直列回路１ｗとを含んで構成される。以下、各相の上下アーム直列回路１ｕ，１ｖ，１ｗを特に区別しないときには、単に上下アーム直列回路１と記載する。
各上下アーム直列回路１ｕ，１ｖ，１ｗは、ＩＧＢＴ２ａとダイオード２ｂとの並列接続回路からなる電流スイッチ回路と、ＩＧＢＴ２ｃとダイオード２ｄとの並列接続回路からなる電流スイッチ回路とが直列に配置されて構成される。ＩＧＢＴ２ａとダイオード２ｂとからなる電流スイッチ回路は、上アームとして動作する。ＩＧＢＴ２ｃとダイオード２ｄとからなる電流スイッチ回路は、下アームとして動作する。
ＩＧＢＴ２ａおよびダイオード２ｂと、ＩＧＢＴ２ｃおよびダイオード２ｄとは、パワー半導体素子である。
【００１７】
上下アーム直列回路１の上側は正極端子１１ａであり、下側は負極端子１１ｂである。正極端子１１ａと負極端子１１ｂとは、パワー半導体素子と電気的に接続される電力端子１１である。正極端子１１ａは、コンデンサモジュール１２０の正極に接続される。負極端子１１ｂは、コンデンサモジュール１２０の負極に接続される。
インバータモジュール１１０は、このような上下アーム直列回路１が３組設けられた３相ブリッジ回路として構成される。
上下アーム直列回路１の上アーム電流スイッチ回路と下アーム電流スイッチ回路との接続部分は、交流端子１１ｃである。上下アーム直列回路１ｕの交流端子１１ｃからは、Ｕ相の交流電流Ｕが出力される。上下アーム直列回路１ｖの交流端子１１ｃからは、Ｖ相の交流電流Ｖが出力される。上下アーム直列回路１ｗの交流端子１１ｃからは、Ｗ相の交流電流Ｗが出力される。出力された３相の交流電流Ｕ，Ｖ，Ｗは、誘導電動機５００へ供給される。
【００１８】
ドライバ回路１３０から出力される上アームゲート信号は、ゲート信号端子３１ａとゲート信号線３ａとを介して、各相の上アームのＩＧＢＴ２ａのゲートに供給される。ドライバ回路１３０から出力される下アームゲート信号は、ゲート信号端子３１ｃとゲート信号線３ｃとを介して、各相の下アームのＩＧＢＴ２ｃのゲートに供給される。上アームゲート信号と下アームゲート信号とにより、交流電流Ｕ，Ｖ，Ｗの振幅や位相などを制御する。
上アームエミッタ信号は、各相の上アームのＩＧＢＴ２ａのエミッタから、エミッタ信号線３ｂとエミッタ信号端子３１ｂとを介して、ドライバ回路１３０へ供給される。下アームエミッタ信号は、各相の下アームのＩＧＢＴ２ｃのエミッタから、エミッタ信号線３ｄとエミッタ信号端子３１ｄとを介して、ドライバ回路１３０へ供給される。
ゲート信号端子３１ａおよびゲート信号線３ａと、エミッタ信号線３ｂおよびエミッタ信号端子３１ｂは、上アームのＩＧＢＴ２ａをスイッチング駆動させる制御信号線である。ゲート信号端子３１ｃおよびゲート信号線３ｃと、エミッタ信号線３ｄおよびエミッタ信号端子３１ｄは、下アームのＩＧＢＴ２ｃをスイッチング駆動させる制御信号線である。以下、これらを総称して制御信号線３と記載する場合がある。
【００１９】
上アームコレクタ信号は、各相の上アームのＩＧＢＴ２ａのコレクタから、コレクタ信号線３ｅとコレクタ信号端子３１ｅとを介して、ドライバ回路１３０へ供給される。下アームコレクタ信号は、各相の下アームのＩＧＢＴ２ｃのコレクタから、コレクタ信号線３ｆとコレクタ信号端子３１ｆとを介して、ドライバ回路１３０へ供給される。
【００２０】
制御回路１４０は、上アームのＩＧＢＴ２ａと下アームのＩＧＢＴ２ｃのスイッチングタイミングを演算処理するマイクロコンピュータを備えている。上アームＩＧＢＴ２ａのエミッタ電極は、エミッタ信号線３ｂとエミッタ信号端子３１ｂとを介して、ドライバ回路１３０に接続される。下アームＩＧＢＴ２ｃのエミッタ電極は、エミッタ信号線３ｄとエミッタ信号端子３１ｄとを介して、ドライバ回路１３０に接続される。
ドライバ回路１３０は、それぞれのＩＧＢＴ２ａ，２ｃのエミッタ電極における過電流検知を行い、過電流が検知されたＩＧＢＴ２ａ，２ｃについては、そのスイッチング動作を停止させて過電流から保護する。さらに、制御回路１４０には、上下アーム直列回路１に設けられた温度センサ４１や、上下アーム直列回路１の両端に印加される直流電圧を検出する不図示の検出回路などからの信号が入力される。制御回路１４０は、それらの信号に基づき、過温度、過電圧などの異常を検知する。そして、過温度や過電圧などの異常を検知した場合には、全てのＩＧＢＴのスイッチング動作を停止させ、上下アーム直列回路１を過電流や過電圧や過温度などの異常から保護する。
【００２１】
なお、以上に示した電力変換装置１００において、ＩＧＢＴ２ａ，２ｃおよびダイオード２ｂ，２ｄからなる電流スイッチ回路は、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ）を用いて構成してもよい。第１の実施形態のインバータモジュール１１０は、上下アーム直列回路１を構成する半導体パワーモジュール１０（２ｉｎ１モジュール）を３個並列に組み合わせたものであるが、単一の６ｉｎ１モジュールで代用してもよい。さらに、要求出力電流が半導体パワーモジュール１０あたりの許容出力電流よりも大きい場合は、半導体パワーモジュール１０の個数を増やして並列接続してもよい。さらに、電力変換装置１００は、図１に示した回路構成に加え、電池に充電する機能を有する装置であってもよい。
【００２２】
図２は、第１の実施形態における半導体パワーモジュール１０を示す外観斜視図である。半導体パワーモジュール１０は、図１に示した上下アーム直列回路１ｕ，１ｖ，１ｗに相当する
半導体パワーモジュール１０は、矩形のベース１４と、ベース１４の上側に接着されたモジュールケース１２を含んで構成される。モジュールケース１２の内部には、不図示の半導体素子２であるＩＧＢＴ２ａ，２ｃおよびダイオード２ｂ，２ｄ（図１参照）などが搭載されている。モジュールケース１２の図の手前側には、面１５ａが形成される。面１５ａの反対側には面１５ｂが形成される。半導体パワーモジュール１０は略直方体形状であり、正極端子１１ａおよび負極端子１１ｂと、交流端子１１ｃとが、それぞれの短辺側に設けられている。
【００２３】
モジュールケース１２の上面の突出部には、大電流が流れる電力端子１１である正極端子１１ａと負極端子１１ｂと交流端子１１ｃとが設けられている。更にモジュールケース１２の上面には、弱電系の制御端子３１であるゲート信号端子３１ａ，３１ｃと、温度検知信号端子４と、エミッタ信号端子３１ｂ，３１ｄと、コレクタ信号端子３１ｅ，３１ｆとが設けられている。
大電流が流れる正極端子１１ａと負極端子１１ｂとの間は、モジュールケース１２に設けられた溝１３ａによって所定の絶縁距離が確保される。
高電圧が印加されるコレクタ信号端子３１ｅと、ゲート信号端子３１ａおよびエミッタ信号端子３１ｂと、ゲート信号端子３１ｃおよびエミッタ信号端子３１ｄとの間は、モジュールケース１２に設けられた溝１３ｂによって所定の絶縁距離が確保される。所定の絶縁距離とは、空間距離と沿面距離とである。
【００２４】
第１の実施形態において、面１５ａには、正極端子１１ａと負極端子１１ｂが配置される。面１５ａとは反対側の面１５ｂには、交流端子１１ｃが配置される。これにより、制御端子３１を全て纏めて半導体パワーモジュール１０の中央部に配置し、ドライバ回路１３０が搭載されたドライバ回路基板１３１を、半導体パワーモジュール１０に直付けすることが可能となる。この際、制御端子３１は、図２に示したネジ止め方式でもよいが、ファストン端子やプレスフィット端子などの差込方式でもよい。これにより、ドライバ回路１３０と各制御端子３１とを容易に電気的に接続可能なので、組立性を向上させることができる。
【００２５】
図３は、第１の実施形態における半導体パワーモジュール１０を複数並列に配置した斜視図である。
図３に示すように、ドライバ回路基板１３１は、短手方向に複数並列に配置された半導体パワーモジュール１０の上面を跨るように配置することが可能である。これによりドライバ回路基板１３１と半導体パワーモジュール１０の間の配線長を短くして、ゲート／エミッタ間のループインダクタンスを低減することが可能となる。更に、ドライバ回路基板１３１を１枚に集約することが可能である。
また、溝１３ｂにより、隣り合う半導体パワーモジュール１０間の隙間が小さくても絶縁距離を確保することができる。よって、各半導体パワーモジュール１０を隣接して配置することが可能となる。これにより、複数の半導体パワーモジュール１０を組み合わせて構成される電力変換装置１００は、小型化が可能となる。
【００２６】
第１の実施形態では、正極端子１１ａおよび負極端子１１ｂが配置されている面１５ａ側に、コンデンサモジュール１２０が配置されている。そのため、コンデンサモジュール１２０と半導体パワーモジュール１０の間の配線長を短くすることができ、正極端子１１ａと負極端子１１ｂ間のインダクタンスを低減することが可能となる。
【００２７】
図４は、第１の実施形態におけるモジュールケース１２の内部構造を示す図である。ここでは説明を簡略にするために、モジュールケース１２を透明化して、それ以外の部品を側面方向から図示する。
ベース１４には、絶縁基板１６ａ，１６ｂが設けられる。絶縁基板１６ａの上部には、ＩＧＢＴ２ａが設けられ、正極端子１１ａが接合される。絶縁基板１６ｂの上部には、ＩＧＢＴ２ｃが設けられ、負極端子１１ｂと交流端子１１ｃとが接合される。すなわちベース１４は、ＩＧＢＴ２ａ，２ｃを搭載する。正極端子１１ａと負極端子１１ｂとは、ベース１４に平行に固定される部位が設けられる。
【００２８】
正極端子１１ａとベース１４との間には、上アームのゲート信号線３ａとエミッタ信号線３ｂとが設けられる。正極端子１１ａおよび負極端子１１ｂと、ゲート信号線３ａおよびエミッタ信号線３ｂとは、ベース１４とモジュールケース１２の間に、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層されて伸びる部位を有する。正極端子１１ａと、これに隣接する上アームのゲート信号線３ａとは、ベース１４に平行に固定される部位が設けられる。
電流２１ａは、正極端子１１ａに流れる。電流２１ｂは、負極端子１１ｂに流れる。磁束２２ａは、電流２１ａによって生じる。電流２４ａは、上アームのターンオン時にゲート信号線３ａとエミッタ信号線３ｂに流れる。渦電流２５ａは、上アームのターンオン時にゲート信号線３ａとエミッタ信号線３ｂに生じる。渦電流２３ａは、渦電流２５ａとは逆向きであり、上アームのターンオフ時にゲート信号線３ａとエミッタ信号線３ｂに生じる。
【００２９】
交流端子１１ｃは、ベース１４に平行に固定される部位が設けられる。交流端子１１ｃとベース１４との間には、下アームのエミッタ信号線３ｄとゲート信号線３ｃとが設けられる。交流端子１１ｃと、エミッタ信号線３ｄおよびゲート信号線３ｃとは、ベース１４とモジュールケース１２の間に、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層して伸びる部位を有する。交流端子１１ｃと、これに隣接する下アームのエミッタ信号線３ｄとは、ベース１４に平行に固定される部位が設けられる。
電流２１ｃは、下アームのターンオン時において、交流端子１１ｃに流れる。磁束２２ｂは、電流２１ｃによって生じる。電流２４ｂは、下アームのターンオン時にエミッタ信号線３ｄとゲート信号線３ｃとに流れる。渦電流２５ｂは、下アームのターンオン時にエミッタ信号線３ｄゲート信号線３ｃとに生じる。渦電流２３ｂは、渦電流２５ｂとは逆向きであり、下アームのターンオフ時にエミッタ信号線３ｄとゲート信号線３ｃとに生じる。
負極端子１１ｂと交流端子１１ｃとの間には、各制御端子３１が設けられる。図４では、エミッタ信号端子３１ｄと、コレクタ信号端子３１ｆと、温度検知信号端子４とが図示されている。
【００３０】
上アームのＩＧＢＴ２ａのターンオン時における正極端子１１ａに流れる電流２１ａを考える。アンペールの法則により、電流２１ａの方向を中心軸とした右ねじの方向に磁束２２ａが誘起される。上アームのゲート／エミッタ間のループ内を貫通する磁束２２ａの向きは、紙面手前から奥の方向である。
上アームのＩＧＢＴ２ａのターンオン時には、磁束が存在しない状態を維持しようとして、渦電流２５ａの向きに電流が流れやすくなる。よって、上アームのターンオン時にＩＧＢＴ２ａがオン／オフを繰り返す誤動作を防止するため、電流２４ａの向きは、渦電流２５ａの向きと同一方向であることが望ましい。
【００３１】
上アームのＩＧＢＴ２ａのターンオフ時には、レンツの法則により、元々存在していた磁束２２ａを維持しようとして渦電流２３ａの向きに電流が流れやすくなる。よって、上アームターンオフ時にＩＧＢＴ２ａがオン／オフを繰り返す誤動作を防止するため、電流２４ａの向きは、渦電流２３ａの向きとは逆向きであることが望ましい。
つまり、正極端子１１ａとゲート信号線３ａとが隣接する場合において、正極端子１１ａに流れる電流２１ａの向きと、ゲート信号線３ａに流れる電流２４ａの向きとを逆にすることで、ターンオン時とターンオフ時の両方で、オン／オフを繰り返す誤動作の虞がなくなる。
【００３２】
下アームでも上アームと同様である。下アームＩＧＢＴ２ｃのターンオン時における、交流端子１１ｃに流れる電流２１ｃを考える。アンペールの法則により、電流２１ｃを中心軸とした右ねじの方向に磁束２２ｂが誘起される。上アームのゲート／エミッタ間のループ内を貫通する磁束２２ｂの向きは、紙面手前から奥の方向である。
下アームのＩＧＢＴ２ｃのターンオン時には、磁束が存在しない状態を維持しようとして、渦電流２５ｂの向きに電流が流れやすくなる。よって、下アームのターンオン時にＩＧＢＴ２ｃがオン／オフを繰り返す誤動作を防止するため、電流２４ｂの向きは、渦電流２５ｂの向きと同一方向であることが望ましい。
下アームのＩＧＢＴ２ｃのターンオフ時には、レンツの法則により、元々存在していた磁束２２ｂを維持しようとして渦電流２３ｂの向きに電流が流れやすくなる。よって、下アームのターンオフ時にＩＧＢＴ２ｃがオン／オフを繰り返す誤動作を防止するため、電流２４ｂの向きは、渦電流２３ｂの向きとは逆向きであることが望ましい。
つまり、交流端子１１ｃとエミッタ信号線３ｄとが隣接する場合において、交流端子１１ｃに流れる電流２１ｃの向きと、エミッタ信号線３ｄに流れる電流２４ｂの向きとを逆にすることで、ターンオン時とターンオフ時の両方で、オン／オフを繰り返す誤動作の虞がなくなる。
【００３３】
ここでは電力端子１１と制御信号線３とが一番隣接かつ平行に配置する部位で、電流２４ａの向きが逆になればよい。仮に正極端子１１ａが下アーム側に位置する絶縁基板１６ｂと接合され、負極端子１１ｂが下アーム側に位置する絶縁基板１６ａと接合したとしても、図４の電流の向きは変わらない。
【００３４】
図５は、第１の実施形態における図４のV−V断面の電流方向と磁束方向の模式図である。
電力端子１１と制御信号線３とは、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層して配置される。電力端子１１は、負極端子１１ｂと正極端子１１ａから構成される。負極端子１１ｂの電流２１ｂと、正極端子１１ａの電流２１ａとは、逆向きである。正極端子１１ａとベース１４との間には、ゲート信号線３ａとエミッタ信号線３ｂを設ける。ゲート信号線３ａとエミッタ信号線３ｂとは、電流２４ａが逆向きに流れる。更に、隣接する正極端子１１ａの電流２１ａと、ゲート信号線３ａの電流２４ａとも、逆向きである。
負極端子１１ｂと正極端子１１ａとゲート信号線３ａとエミッタ信号線３ｂとを、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層して伸びる部位を設けて、電流が交互に逆向きに流れるように構成している。これにより、上アームのＩＧＢＴ２ａ（図１参照）のターンオン時やターンオフ時に誘起された磁束２２ａが、ゲート信号線３ａとエミッタ信号線３ｂに渦電流を発生させたとしても、ＩＧＢＴ２ａがオンとオフとを繰り返す誤動作を防止可能である。
【００３５】
第１の実施形態によれば、正極端子１１ａと負極端子１１ｂとゲート信号線３ａとエミッタ信号線３ｂとを、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層して伸びる部位を設けて固定することで、高密度実装が容易となり、半導体パワーモジュール１０の小型化を実現できる。また隣接する正極端子１１ａとゲート信号線３ａの電流の向きを逆にすることで、ターンオン時やターンオフ時に誤動作する虞がなくなる。
なお、図１６〜図２１は、それぞれ、第１の実施形態における半導体パワーモジュールを示す平面図、底面図、正面図、背面図、左側面図、および右側面図である。
【００３６】
（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態における半導体パワーモジュール１０Ａのモジュールケース１２の内部構造を示す図である。図４に示した第１の実施形態の半導体パワーモジュール１０と同一の要素には同一の符号を付与している。
第２の実施形態の半導体パワーモジュール１０Ａは、第１の実施形態の半導体パワーモジュール１０の正極端子１１ａと負極端子１１ｂとが入れ替わって構成される場合である。第２の実施形態のベース１４は、第１の実施形態（図４参照）ののベース１４とは異なり、上アーム側の絶縁基板１６ａと下アーム側の絶縁基板１６ｂとが左右逆に配置されている。絶縁基板１６ａの上部には、ＩＧＢＴ２ａが設けられ、正極端子１１ａと交流端子１１ｃとが接合される。絶縁基板１６ｂの上部には、ＩＧＢＴ２ｃが設けられ、負極端子１１ｂが接合される。正極端子１１ａと負極端子１１ｂとは、ベース１４に平行に固定される部位が設けられる。
【００３７】
負極端子１１ｂとベース１４との間には、下アームのエミッタ信号線３ｄとゲート信号線３ｃとが設けられる。正極端子１１ａおよび負極端子１１ｂと、エミッタ信号線３ｄおよびゲート信号線３ｃとは、ベース１４とモジュールケース１２の間に、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層して伸びる部位を有する。負極端子１１ｂと、これに隣接する下アームのエミッタ信号線３ｄとは、ベース１４に平行に固定される部位が設けられる。
電流２１ａは、正極端子１１ａに流れる。電流２１ｂは、負極端子１１ｂに流れる。磁束２２ｃは、電流２１ｂによって生じる。電流２４ｂは、下アームのターンオン時にエミッタ信号線３ｄとゲート信号線３ｃとに流れる。渦電流２５ｂは、下アームのターンオン時にエミッタ信号線３ｄとゲート信号線３ｃとに生じる。渦電流２３ｂは、下アームのターンオフ時にエミッタ信号線３ｄとゲート信号線３ｃとに生じる。
【００３８】
交流端子１１ｃは、ベース１４に平行に固定される部位が設けられる。交流端子１１ｃとベース１４との間には、上アームのエミッタ信号線３ｂとゲート信号線３ａとが設けられる。交流端子１１ｃと、エミッタ信号線３ｂおよびゲート信号線３ａとは、ベース１４とモジュールケース１２の間に、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層して伸びる部位を有する。交流端子１１ｃと、これに隣接する下アームのエミッタ信号線３ｂとは、ベース１４に平行に固定される部位が設けられる。
電流２１ｃは、下アームのターンオン時かつ上アームのターンオフ時において、交流端子１１ｃに流れる。このとき、磁束２２ｂは、電流２１ｃによって生じる。電流２４ａは、上アームのターンオン時にゲート信号線３ｃとエミッタ信号線３ｄに流れる。渦電流２５ａは、下アームのターンオフ時にゲート信号線３ｃとエミッタ信号線３ｄに生じる。渦電流２３ａは、下アームのターンオフ時にゲート信号線３ｃとエミッタ信号線３ｄに生じる。
【００３９】
第２の実施形態では、下アームのゲート／エミッタ間のループ内を貫通する磁束２２ｃの向きが紙面奥から手前の方向になっており、第１の実施形態の磁束２２ａとは逆方向である。第２の実施形態の下アーム側の各導体に流れる電流２１ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂは、第１の実施形態の電流２１ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａとは、逆方向に流れる。
【００４０】
第２の実施形態では、各電力端子１１と各制御信号線３とが一番隣接かつ平行に配置する部位で電流２４ｂの向きが逆になればよい。そのため、仮に正極端子１１ａが、第１の実施形態の下アーム側に位置する絶縁基板１６ｂと接合され、負極端子１１ｂが、第１の実施形態の上アーム側に位置する絶縁基板１６ａと接合したとしても、図中の電流の向きは変わらない。
【００４１】
図７は、第２の実施形態における図６のVII-VII断面の斜視図である。
半導体パワーモジュール１０Ａのベース１４には、窒化アルミや窒化珪素やアルミナなどの絶縁基板７が半田などで金属接合されている。この絶縁基板７には、銅やアルミなどの金属パターン６がロウ付けされている。金属パターン６の上には、半導体素子２であるＩＧＢＴ２ｃなどが半田などで金属接合されている。ＩＧＢＴ２ｃには、不図示のワイヤやリボンやリードフレームなどの金属が接合されている。
【００４２】
ベース１４の上方の空間には、複数のプリント基板５が設けられる。一方のプリント基板５は、表側にエミッタ信号線３ｄが設けられ、裏側にゲート信号線３ｃが設けられる。他方のプリント基板５は、表側にコレクタ信号線３ｆが設けられる。
第１実施形態のゲート／エミッタ間には空気のみが介在していた。第２の実施形態（図６・図７参照）では、ガラスエポキシ材などを代表とするプリント基板５がゲート／エミッタ間に介在している。このプリント基板５の厚さは薄ければ薄いほどゲート／エミッタ間のループインダクタンスが低減し、渦電流も起きにくくなる。なお、ゲート／エミッタ間には、プリント基板５の代わりに絶縁樹脂を介在させてもよい。
【００４３】
負極端子１１ｂは、複数のプリント基板５の上方の空間に設けられる。正極端子１１ａは、負極端子１１ｂの上方の空間に設けられる。これにより、正極端子１１ａと負極端子１１ｂとエミッタ信号線３ｄとゲート信号線３ｃとは、ベース１４とモジュールケース１２の間に、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層して伸びる部位を有する。負極端子１１ｂと、これに隣接する下アームのエミッタ信号線３ｄとは、ベース１４に平行に固定される部位が設けられる。
【００４４】
正極端子１１ａと負極端子１１ｂは平行して配置され、かつ逆向きの同一電流が流れる。その結果、正極端子１１ａと負極端子１１ｂの間の空間では互いの電流によって発生する磁界が打ち消し合うので、電流経路のインダクタンスを低減させることができる。なお、正極端子１１ａと負極端子１１ｂとの間は、絶縁空間距離さえ確保できていればよい。正極端子１１ａと負極端子１１ｂとの間は、例えば空気やゲルを介在させてもよく、絶縁樹脂と共にインサート成形することにより、絶縁樹脂を介在させてもよい。また、絶縁紙を導体板に接着する方法や、導体板にラミネートコーティングする方法によって、正極端子１１ａと負極端子１１ｂの間の距離を更に縮めてもよい。これにより、電流経路のインダクタンスを低減させることができる。
【００４５】
図８は、図６のVII-VII断面の電流方向と磁束方向の模式図である。
半導体パワーモジュール１０Ａの電力端子１１と制御信号線３とは、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層して伸びる部位を有する。電力端子１１は、正極端子１１ａと負極端子１１ｂから構成される。正極端子１１ａの電流２１ａと、負極端子１１ｂの電流２１ｂとは、逆向きである。負極端子１１ｂとベース１４との間には、エミッタ信号線３ｄとゲート信号線３ｃとを設ける。エミッタ信号線３ｄとゲート信号線３ｃとは、電流２４ｂが逆向きに流れる。更に、隣接する負極端子１１ｂの電流２１ｂと、エミッタ信号線３ｄの電流２４ｂとも、逆向きである。
正極端子１１ａと負極端子１１ｂとエミッタ信号線３ｄとゲート信号線３ｃとを、平行に固定する部位を設けて積層させて、電流が交互に逆向きに流れるように構成している。これにより、下アームのＩＧＢＴ２ｃ（図１参照）のターンオン時やターンオフ時に誘起された磁束２２ｃが、エミッタ信号線３ｄとゲート信号線３ｃに渦電流を発生させたとしても、ＩＧＢＴ２ｃがオンとオフとを繰り返す誤動作を防止可能である。
【００４６】
第２の実施形態は、第１の実施形態（図５参照）と全ての端子で電流が逆向きである。
第２の実施形態と第１の実施形態との共通点は、隣接する電力端子１１と制御信号線３に流れる電流の向きが逆であるという点である。第２の実施形態の構成でも、各ＩＧＢＴ２ｃをターンオフする場合に、渦電流がこのＩＧＢＴ２ｃをターンオフする方向に流れる。更に各ＩＧＢＴ２ｃをターンオンする場合に、渦電流がこのＩＧＢＴ２ｃをターンオンする方向に流れる。この構成により、渦電流によりＩＧＢＴ２ｃがオンとオフとを繰り返す発振現象を抑止可能である。
【００４７】
図９は、第２の実施形態における制御端子３１の構造を示す斜視図である。
ゲート信号端子３１ａおよびゲート信号線３ａと、エミッタ信号線３ｂおよびエミッタ信号端子３１ｂとは、ドライバ回路１３０内と上アームのＩＧＢＴ２ａを介してループ状に電流が流れる。そこで第２の実施形態では、ゲート信号端子３１ａとエミッタ信号端子３１ｂとは、隣接して平行に固定される部位を有している。よって、ゲート／エミッタ間を隣接して平行に配置して、ループインダクタンスを低減することができる。
ゲート信号端子３１ａとエミッタ信号端子３１ｂの中心線８ａを軸に線対称にすることで、隣接しながら電流を逆向きに流すことが可能となり、これも相互インダクタンスを低減する効果を奏する。ゲート信号端子３１ｃとエミッタ信号端子３１ｄも、同様に構成されている。
【００４８】
さらに、ゲート信号端子３１ａやエミッタ信号端子３１ｂに代表される制御端子３１には、外側から内側に向けて湾曲した湾曲部８ｂが形成されている。これにより、制御端子３１とプリント基板５とが接合される箇所８ｃへの応力を緩和することができる。このような応力緩和形状は、温度サイクルによるゲル膨張時や振動時でも、制御端子３１とプリント基板５とが接合される箇所８ｃの歪を小さくする効果を奏する。
【００４９】
各制御端子３１は、上方に突起部８ｄが形成されている。この突起部８ｄは、モジュールケース１２のフタに嵌め合わせるか、または突当てる部位である。これにより、各制御端子３１の抜け落ちを防止し、制御端子３１とプリント基板５とが接合される箇所８ｃへの外部からの引張り応力の影響を最小限にすることができる。
箇所８ｅは、制御端子３１の足がプリント基板５を貫通して反対面から露出した部分である。制御端子３１の足は、プリント基板５の反対面から露出した箇所８ｅが絶縁材９で覆われている。絶縁材９は、樹脂系の接着材やテープを用いるのが好適である。これにより、制御端子３１の箇所８ｅが、その直下に位置するアルミワイヤと近い場合であっても、確実に絶縁することができる。
【００５０】
（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態における半導体パワーモジュール１０Ｂの断面の電流方向と磁束方向の模式図である。
第１・第２の実施形態は、全て制御信号線３が電力端子１１とベース１４の間に位置する構成で説明していた。第３の実施形態の半導体パワーモジュール１０Ｂは、制御信号線３とベース１４との間に、電力端子１１が位置する構成の例である。
半導体パワーモジュール１０Ｂの制御信号線３と電力端子１１とは、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層して伸びる部位を有する。ベース１４の上方には、制御信号線３としてゲート信号線３ｃとエミッタ信号線３ｄを設ける。ゲート信号線３ｃとエミッタ信号線３ｄとは、電流２４が逆向きに流れる。更に、隣接する負極端子１１ｂの電流２１ｂと、エミッタ信号線３ｄの電流２４も、逆向きである。電力端子１１は、負極端子１１ｂと正極端子１１ａとから構成される。負極端子１１ｂの電流２１ｂと、正極端子１１ａの電流２１ａとも、逆向きである。ゲート信号線３ｃとエミッタ信号線３ｄと負極端子１１ｂと正極端子１１ａとを、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層して伸びる部位を設けて、電流が交互に逆向きに流れるように構成している。
【００５１】
第１の実施形態（図５参照）や第２の実施形態（図８参照）との共通点は、隣接する電力端子１１と制御信号線３の電流の向きが逆であるという点である。第３の実施形態の構成でも、各ＩＧＢＴ２ａ，２ｃ（図１参照）をターンオフする場合に、渦電流がこのＩＧＢＴ２ａ，２ｃをターンオフする方向に流れる。更に各ＩＧＢＴ２ａ，２ｃをターンオンする場合に、渦電流がこのＩＧＢＴ２ａ，２ｃをターンオンする方向に流れる。この構成により、磁束２２が、ゲート信号線３ｃとエミッタ信号線３ｄに渦電流を発生させたとしても、ＩＧＢＴ２ｃがオンとオフとを繰り返す誤動作を抑止可能である。
【００５２】
（第４の実施形態）
図１１は、第４の実施形態における半導体パワーモジュール１０Ｃの断面の電流方向と磁束方向の模式図である。
第４の実施形態の半導体パワーモジュール１０Ｃは、第３の実施形態と逆向き電流の場合である。この構成も制御信号線３とベース１４の間に電力端子１１が位置する例の１つである。
【００５３】
半導体パワーモジュール１０Ｃの制御信号線３と電力端子１１とは、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層して伸びる部位を有するように配置される。ベース１４の上方には、制御信号線３としてエミッタ信号線３ｂとゲート信号線３ａとを設ける。エミッタ信号線３ｂとゲート信号線３ａとは、電流２４が逆向きに流れる。更に、隣接するゲート信号線３ａの電流２４と、正極端子１１ａの電流２１ａとも、逆向きである。電力端子１１は、正極端子１１ａと負極端子１１ｂとから構成される。正極端子１１ａの電流２１ａと、負極端子１１ｂの電流２１ｂとも、逆向きである。エミッタ信号線３ｂとゲート信号線３ａと正極端子１１ａと負極端子１１ｂとを、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層して伸びる部位を設けて、電流が交互に逆向きに流れるように構成している。
第４の実施形態と、第１〜第３の実施形態とは、制御信号線３に隣接する電力端子１１の電流の向きと、電力端子１１に隣接する制御信号線３の電流の向きとが逆であるという点で共通する。第４の実施形態の構成でも、上アームのＩＧＢＴ２ａのターンオン時やターンオフ時に誘起された磁束２２が、ゲート信号線３ａとエミッタ信号線３ｂに渦電流を発生させたとしても、ＩＧＢＴ２ａがオンとオフとを繰り返す誤動作を防止可能である。
【００５４】
（第５の実施形態）
図１２から図１５に、第５の実施形態における半導体パワーモジュール１０Ｄの説明をする。
図１２は、第５の実施形態における半導体パワーモジュール１０Ｄを示す外観斜視図である。図２に示した第１の実施形態の半導体パワーモジュール１０と同一の要素には同一の符号を付与している。
第５の実施形態の半導体パワーモジュール１０Ｄは、第１の実施形態の半導体パワーモジュール１０（図２参照）の構成部材のうち、正極端子１１ａと負極端子１１ｂとを２個ずつ設けている。更に不図示のＩＧＢＴ２ａとダイオード２ｂと、ＩＧＢＴ２ｃとダイオード２ｄとを２個ずつ設けて並列接続することで、定格出力電流を倍にしている。
第５の実施形態の半導体パワーモジュール１０Ｄの制御端子３１の数は、第１の実施形態の半導体パワーモジュール１０の２個の並列接続に比べると同等以下である。また、半導体パワーモジュール１０Ｄは、その中央部において、モジュールケース１２とベース１４とを接着するスペース（糊しろ分）が不要である。これにより、半導体パワーモジュール１０Ｄは、単位出力あたりの体積を小さくし、出力密度（［Ａｒｍｓ／ｍ3］）を大きくする効果を奏する。
【００５５】
図１３は、第５の実施形態における半導体パワーモジュール１０Ｄの複数並列配置図である。
半導体パワーモジュール１０Ｄの複数並列配置により、出力電流を更に大きくすることができる。正極端子１１ａと負極端子１１ｂとが配置されている面１５ａの側には、コンデンサモジュール１２０が配置されている。そのため、コンデンサモジュール１２０と半導体パワーモジュール１０Ｄとの間の配線長を短くすることができ、正極端子１１ａと負極端子１１ｂ間のインダクタンスを低減することができる。また、各制御端子３１は、ネジ止め方式でもよいが、ファストン端子やプレスフィット端子など差し込む方式にしてもよい。これにより、ドライバ回路基板１３１を、半導体パワーモジュール１０Ｄの近傍に直付け可能とし、組立性を向上させることができる。
半導体パワーモジュール１０Ｄの各制御端子３１（図１２参照）は、第１の実施形態と比べて疎に分布している。これにより、ドライバ回路基板１３１の実装密度を下げて、容易に作成することができる。
【００５６】
図１４は、第５の実施形態における電力変換装置１００Ｄの部分を示す斜視図である。
コンデンサモジュール１２０は、複数の円筒形のコンデンサセル１２１を含んで構成される。コンデンサモジュール１２０は、平板状の正極バスバ４０によって、各半導体パワーモジュール１０Ｄの正極端子１１ａに接続される。コンデンサモジュール１２０は、正極バスバ４０の上方に平行に設けられた平板状の負極バスバ５０によって、各半導体パワーモジュール１０Ｄの負極端子１１ｂに接続される。コンデンサセル１２１の高さは、半導体パワーモジュール１０Ｄは、正極端子１１ａと負極端子１１ｂの高さと同一である。これにより半導体パワーモジュール１０Ｄとコンデンサモジュール１２０との間の配線長を短くして、インダクタンスを低減することが可能となる。
【００５７】
平板状の負極バスバ５０は、正極バスバ４０を覆うように上方に設けられているので、高電圧が印加される部分を遮蔽することができる。平板状の負極バスバ５０と、平板状の正極バスバ４０とは、平行に近接して固定されているので、インダクタンスを低減することが可能となる。
なお、半導体パワーモジュール１０Ｄは、正極端子１１ａと負極端子１１ｂの位置を逆にして、正極バスバ４０と負極バスバ５０を逆に構成してもよい。正極端子１１ａと交流端子１１ｃの電位差の方が、正極端子１１ａと負極端子１１ｂの電位差よりも小さい。よって、半導体パワーモジュール１０Ｄは、内部の補助端子実装部の配線スペースを確保しやすくなる。更に、モジュールケース１２の上面の溝１３ｂを一部省略しても、絶縁に関わる沿面距離を確保することができる。
【００５８】
図１５は、第５の実施形態における半導体パワーモジュール１０Ｄのモジュールケース１２の内部構造を示す斜視図である。図２に示した第１の実施形態の半導体パワーモジュール１０と同一の要素には同一の符号を付与している。
ベース１４には、絶縁基板７が半田などで金属接合されている。この絶縁基板７には、銅やアルミなどの金属パターン６がロウ付けされている。金属パターン６の上には、半導体素子２が半田などで金属接合されている。半導体素子２には、不図示のワイヤやリボンやリードフレームなどの金属が接合されている。ベース１４の上方の空間には、プリント基板５が設けられる。プリント基板５の表裏には、各制御信号線３がパターンで形成されている。プリント基板５の上部には更に、ゲート信号端子３１ａ，３１ｃと、エミッタ信号端子３１ｂ，３１ｄと、コレクタ信号端子３１ｅ，３１ｆとが実装されている。
各制御信号線３がパターン形成されたプリント基板５の上方には、正極端子１１ａと負極端子１１ｂとが、このプリント基板５を跨ぐように設置されている。これにより、正極端子１１ａと負極端子１１ｂと各制御信号線３とを、互いに平行に、かつ互いの間に所定の距離が保持されるように積層して伸びる部位を有するように固定することができる。これにより、高密度実装が容易となり、半導体パワーモジュール１０Ｄの小型化を実現できる。
なお、図２２〜図２７は、それぞれ、第５の実施形態における半導体パワーモジュールを示す平面図、底面図、正面図、背面図、左側面図、および右側面図である。
【００５９】
（変形例）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
各実施形態に於いて、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
なお、本発明に係る物品は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などの電力用半導体素子が搭載された半導体パワーモジュールであって、当該電力用半導体素子をスイッチング動作させることにより電力の変換を行うものである。
【符号の説明】
【００６０】
１      上下アーム直列回路
２      半導体素子
２ａ    ＩＧＢＴ    （上アーム）
２ｂ    ダイオード  （上アーム）
２ｃ    ＩＧＢＴ    （下アーム）
２ｄ    ダイオード  （下アーム）
３      制御端子
３ａ    ゲート信号線    （上アーム）
３ｂ    エミッタ信号線  （上アーム）
３ｃ    ゲート信号線    （下アーム）
３ｄ    エミッタ信号線  （下アーム）
３ｅ    コレクタ信号線  （上アーム）
３ｆ    コレクタ信号線  （下アーム）
３１    制御端子
３１ａ  ゲート信号端子    （上アーム）
３１ｂ  エミッタ信号端子  （上アーム）
３１ｃ  ゲート信号端子    （下アーム）
３１ｄ  エミッタ信号端子  （下アーム）
３１ｅ  コレクタ信号端子  （上アーム）
３１ｆ  コレクタ信号端子  （下アーム）
４      温度検知信号端子
５      プリント基板
６      金属パターン
７      絶縁基板
１０    半導体パワーモジュール
１１    電力端子
１１ａ  正極端子
１１ｂ  負極端子
１１ｃ  交流端子
１２    モジュールケース
１３    溝
１４    ベース
１５ａ，１５ｂ  面
１６ａ，１６ｂ  絶縁基板
４０    正極バスバ
５０    負極バスバ
１００  電力変換装置
１１０  インバータモジュール
１２０  コンデンサモジュール
１２１  コンデンサセル
１３０  ドライバ回路
１３１  ドライバ回路基板
１４０  制御回路
２００  変圧器
３００  架線
４００  接地部
５００  誘導電動機
６００  電鉄車両
【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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【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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