(57)【要約】【課題】  上アームや下アームを流れる通電経路とその配線浮遊インダクタンスを考慮し、並列実装した素子の通電電流の十分な均一化を実現することである。【解決手段】  本発明に係る半導体装置は、上アーム回路を構成する第１スイッチング素子と、前記上アーム回路を構成するとともに前記第１スイッチング素子と電気的に並列に接続された第１ダイオードと、前記第１スイッチング素子と前記第１ダイオードの高電位側に接続される第１導体部と、前記第１スイッチング素子と前記第１ダイオードの低電位側に接続される第２導体部と、前記上アーム回路と前記第２導体部とを接続する中継導体部と、を備え、前記第１スイッチング素子の電極面の垂直方向から投影した場合、前記第１スイッチング素子と前記第１ダイオードは、当該第１スイッチング素子の投影部及び当該第１ダイオードの投影部が前記中継導体部を中心とした円の外周と重なるように配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ回路の上アーム回路を構成する１個または複数個の第１スイッチング素子と、
前記インバータ回路の前記上アーム回路を構成するとともに前記第１スイッチング素子と電気的に並列に接続された１個または複数個の第１ダイオードと、
前記第１スイッチング素子と前記第１ダイオードの高電位側に接続される第１導体部と、
前記第１スイッチング素子と前記第１ダイオードの低電位側に接続される第２導体部と、
前記上アーム回路と前記第２導体部とを接続する中継導体部と、を備え、
前記第１スイッチング素子の電極面の垂直方向から投影した場合、前記第１スイッチング素子と前記第１ダイオードは、当該第１スイッチング素子の投影部及び当該第１ダイオードの投影部が前記中継導体部を中心とした円の外周と重なるように配置される半導体装置。
【請求項２】
インバータ回路の下アーム回路を構成する１個または複数個のスイッチング素子と、
前記インバータ回路の前記下アーム回路を構成するとともに前記スイッチング素子と電気的に並列に接続された１個または複数個のダイオードと、
前記スイッチング素子と前記ダイオードの高電位側に接続される第１導体部と、
前記スイッチング素子と前記ダイオードの低電位側に接続される第２導体部と、
前記下アーム回路と前記第１導体部とを接続する中継導体部と、を備え、
前記スイッチング素子の電極面の垂直方向から投影した場合、前記スイッチング素子と前記ダイオードは、当該スイッチング素子の投影部及び当該ダイオードの投影部が前記中継導体部を中心とした円の外周と重なるように配置される半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記インバータ回路の下アーム回路を構成する１個または複数個の第２スイッチング素子と、
前記インバータ回路の前記下アーム回路を構成するとともに前記第２スイッチング素子と電気的に並列に接続された１個または複数個の第２ダイオードと、
前記第２スイッチング素子と前記第２ダイオードの高電位側に接続される第３導体部と、
前記第２スイッチング素子と前記第２ダイオードの低電位側に接続される第４導体部と、を備え、
前記中継導体部は、前記第２導体部と前記第３導体部を接続し、
前記第２スイッチング素子と前記第２ダイオードは、当該第２スイッチング素子の投影部及び当該第２ダイオードの投影部が前記中継導体部を中心とした円の外周と重なるように配置される半導体装置。
【請求項４】
請求項１ないし３に記載のいずれかの半導体装置であって、
前記円の外周の太さは、前記中間端子の幅である半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に車両に用いられる電力変換装置に適用される半導体装置の実装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置、いわゆるインバータに搭載される半導体モジュールは、パワー半導体スイッチング素子及びダイオードが内部に実装されている。高電圧および大電流をスイッチングする用途においては、パワー半導体スイッチング素子及びダイオードを複数個並列に実装し、各々の素子の発熱を分散させるように実装することが一般的に行われている。この構成においては、複数個並列に実装した各々の素子の通電電流が均等となり、各々の素子の発熱量を等しくすることが、冷却効率向上の観点から望ましい。
【０００３】
例えば、特許文献１には、スイッチング素子およびダイオードの電流アンバランスを抑制するために、バランス制御素子を設置する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１１９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら従来は、電力変換装置を構成する上アームや下アームの通電経路長が、並列実装した素子の各々を経由する場合で異なり、それに伴い配線浮遊インダクタンスも異なっていたため、電力変換装置をスイッチング動作する際に発生する電流の時間変化率ｄｉ／ｄｔを考慮した、並列実装した素子の通電電流の均一化が十分に考慮されていなかった。
【０００６】
本発明の目的は、上アームや下アームを流れる通電経路とその配線浮遊インダクタンスを考慮し、並列実装した素子の通電電流の十分な均一化を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る半導体装置は、インバータ回路の上アーム回路を構成する１個または複数個の第１スイッチング素子と、前記インバータ回路の前記上アーム回路を構成するとともに前記第１スイッチング素子と電気的に並列に接続された１個または複数個の第１ダイオードと、前記第１スイッチング素子と前記第１ダイオードの高電位側に接続される第１導体部と、前記第１スイッチング素子と前記第１ダイオードの低電位側に接続される第２導体部と、前記上アーム回路と前記第２導体部とを接続する中継導体部と、を備え、前記第１スイッチング素子の電極面の垂直方向から投影した場合、前記第１スイッチング素子と前記第１ダイオードは、当該第１スイッチング素子の投影部及び当該第１ダイオードの投影部が前記中継導体部を中心とした円の外周と重なるように配置される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、上アームや下アームを流れる通電経路とその配線浮遊インダクタンスを考慮することで、並列実装した素子の通電経路の配線浮遊インダクタンスのアンバランスを抑制することができるため、並列実装した素子の通電電流の十分な均一化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ハイブリッド電気自動車の制御ブロックを示す図である。
【図２】インバータ装置１４０，インバータ装置１４２の電気回路構成の説明図である。
【図３】本実施形態に係る第１ＭＯＳＦＥＴ１０１と第２ＭＯＳＦＥＴ１０２と第１ダイオード１５６と第２ダイオード１５７のレイアウト図である。
【図４】他の実施形態に係る第１ＩＧＢＴ１０１Ｃと第２ＩＧＢＴ１０２Ｃと第１ダイオード１５６と第２ダイオード１５７のレイアウト図である。
【図５（ａ）】他の実施形態に係る第１ＭＯＳＦＥＴ１０１と第１ダイオード１５６のレイアウト図である。
【図５（ｂ）】他の実施形態に係る第２ＭＯＳＦＥＴ１０２と第２ダイオード１５７のレイアウト図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて実施の形態について説明する。
【００１１】
本発明の実施形態に係る電力変換装置は、ハイブリッド用の自動車や純粋な電気自動車に適用可能であるが、代表例として、本発明の実施形態に係る電力変換装置をハイブリッド自動車に適用した場合の制御構成と電力変換装置の回路構成について、図１と図２を用いて説明する。図１はハイブリッド自動車の制御ブロックを示す図である。
【００１２】
本発明の実施形態に係る電力変換装置では、自動車に搭載される車載電機システムの車載用電力変換装置、特に、車両駆動用電機システムに用いられ、搭載環境や動作的環境などが大変厳しい車両駆動用インバータ装置を例に挙げて説明する。車両駆動用インバータ装置は、車両駆動用電動機の駆動を制御する制御装置として車両駆動用電機システムに備えられ、車載電源を構成する車載バッテリ或いは車載発電装置から供給された直流電力を所定の交流電力に変換し、得られた交流電力を車両駆動用電動機に供給して車両駆動用電動機の駆動を制御する。また、車両駆動用電動機は発電機としての機能も有しているので、車両駆動用インバータ装置は運転モードに応じ、車両駆動用電動機の発生する交流電力を直流電力に変換する機能も有している。変換された直流電力は車載バッテリに供給される。
【００１３】
なお、本実施形態の構成は、自動車やトラックなどの車両駆動用電力変換装置として最適であるが、これら以外の電力変換装置、例えば電車や船舶，航空機などの電力変換装置、さらに工場の設備を駆動する電動機の制御装置として用いられる産業用電力変換装置、或いは家庭の太陽光発電システムや家庭の電化製品を駆動する電動機の制御装置に用いられたりする家庭用電力変換装置に対しても適用可能である。
【００１４】
図１において、ハイブリッド電気自動車（以下、「ＨＥＶ」と記述する）１１０は１つの電動車両であり、２つの車両駆動用システムを備えている。その１つは、内燃機関であるエンジン１２０を動力源としたエンジンシステムである。エンジンシステムは、主としてＨＥＶの駆動源として用いられる。もう１つは、モータジェネレータ１９２，１９４を動力源とした車載電機システムである。車載電機システムは、主としてＨＥＶの駆動源及びＨＥＶの電力発生源として用いられる。モータジェネレータ１９２，１９４は例えば同期機あるいは誘導機であり、運転方法によりモータとしても発電機としても動作するので、ここではモータジェネレータと記すこととする。
【００１５】
車体のフロント部には前輪車軸１１４が回転可能に軸支されている。前輪車軸１１４の両端には１対の前輪１１２が設けられている。車体のリア部には後輪車軸（図示省略）が回転可能に軸支されている。後輪車軸の両端には１対の後輪が設けられている。本実施形態のＨＥＶでは、動力によって駆動される主輪を前輪１１２とし、連れ回される従輪を後輪とする、いわゆる前輪駆動方式を採用しているが、この逆、すなわち後輪駆動方式を採用しても構わない。
【００１６】
前輪車軸１１４の中央部には前輪側デファレンシャルギア（以下、「前輪側ＤＥＦ」と記述する）１１６が設けられている。前輪車軸１１４は前輪側ＤＥＦ１１６の出力側に機械的に接続されている。前輪側ＤＥＦ１１６の入力側には変速機１１８の出力軸が機械的に接続されている。前輪側ＤＥＦ１１６は、変速機１１８によって変速されて伝達された回転駆動力を左右の前輪車軸１１４に分配する差動式動力分配機構である。変速機１１８の入力側にはモータジェネレータ１９２の出力側が機械的に接続されている。モータジェネレータ１９２の入力側には動力分配機構１２２を介してエンジン１２０の出力側及びモータジェネレータ１９４の出力側が機械的に接続されている。尚、モータジェネレータ１９２，１９４及び動力分配機構１２２は、変速機１１８の筐体の内部に収納されている。
【００１７】
モータジェネレータ１９２，１９４は、回転子に永久磁石を備えた同期機であり、固定子の電機子巻線に供給される交流電力がインバータ装置１４０，１４２によって制御されることによりモータジェネレータ１９２，１９４の駆動が制御される。インバータ装置１４０，１４２にはバッテリ１３６が電気的に接続されており、バッテリ１３６とインバータ装置１４０，１４２との相互において電力の授受が可能である。
【００１８】
本実施形態では、モータジェネレータ１９２及びインバータ装置１４０からなる第１電動発電ユニットと、モータジェネレータ１９４及びインバータ装置１４２からなる第２電動発電ユニットとの２つを備え、運転状態に応じてそれらを使い分けている。すなわち、エンジン１２０からの動力によって車両を駆動している場合において、車両の駆動トルクをアシストする場合には第２電動発電ユニットを発電ユニットとしてエンジン１２０の動力によって作動させて発電させ、その発電によって得られた電力によって第１電動発電ユニットを電動ユニットとして作動させる。また、同様の場合において、車両の車速をアシストする場合には第１電動発電ユニットを発電ユニットとしてエンジン１２０の動力によって作動させて発電させ、その発電によって得られた電力によって第２電動発電ユニットを電動ユニットとして作動させる。
【００１９】
また、本実施形態では、バッテリ１３６の電力によって第１電動発電ユニットを電動ユニットとして作動させることにより、モータジェネレータ１９２の動力のみによって車両の駆動ができる。さらに、本実施形態では、第１電動発電ユニット又は第２電動発電ユニットを発電ユニットとしてエンジン１２０の動力或いは車輪からの動力によって作動させて発電させることにより、バッテリ１３６の充電ができる。
【００２０】
インバータ装置１４０，１４２およびインバータ装置４３さらにコンデンサモジュール５００は電気的に密接な関係にある。さらに発熱に対する対策が必要な点が共通している。また装置の体積をできるだけ小さく作ることが望まれている。電力変換装置１は、インバータ装置１４０，１４２、さらにコンデンサモジュール５００を電力変換装置１の筐体内に内蔵している。この構成により、小型で信頼性の高い装置が実現できる。
【００２１】
またインバータ装置１４０，１４２、さらにコンデンサモジュール５００を１つの筐体に内蔵することで、配線の簡素化やノイズ対策で効果がある。またコンデンサモジュール５００とインバータ装置１４０，１４２およびインバータ装置４３との接続回路のインダクタンスを低減でき、スパイク電圧を低減できると共に、発熱の低減や放熱効率の向上を図ることができる。
【００２２】
次に、図２を用いてインバータ装置１４０の電気回路構成を説明する。インバータ装置１４０と１４２は同様の構成で同様の作用を為し、同様の機能を有しているので、ここでは、代表例としてインバータ装置１４０の説明を行う。
【００２３】
本実施形態に係る電力変換装置１は、インバータ装置１４０とコンデンサモジュール５００とを備え、インバータ装置１４０と制御部１７０とを有している。また、インバータ装置１４０は、上アームとして動作する第１ＭＯＳＦＥＴ１０１（金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ）及び第１ダイオード１５６と、下アームとして動作する第２ＭＯＳＦＥＴ１０２及び第２ダイオード１５７からなる半導体装置１５０を複数有し、それぞれの上下アーム直列回路の中点部分から交流端子を通してモータジェネレータ１９２への交流電力線（交流バスバー）と接続する構成である。また、制御部１７０はインバータ回路を駆動制御するドライバ回路１７４と、ドライバ回路１７４へ信号線１７６を介して制御信号を供給する制御回路１７２と、を有している。
【００２４】
第１ＭＯＳＦＥＴ１０１と第２ＭＯＳＦＥＴ１０２は、スイッチング用パワー半導体素子であり、制御部１７０から出力された駆動信号を受けて動作し、バッテリ１３６から供給された直流電力を３相交流電力に変換する。この変換された電力はモータジェネレータ１９２の電機子巻線に供給される。
【００２５】
インバータ装置１４０は３相ブリッジ回路により構成されており、３相分の上下アーム直列回路がそれぞれ、バッテリ１３６の正極側と負極側に電気的に接続されている直流正極端子と直流負極端子の間に電気的に並列に接続されている。
【００２６】
本実施形態では、スイッチング用パワー半導体素子としてＭＯＳＦＥＴを用いることを例示している。第１ＭＯＳＦＥＴ１０１のドレイン電極とソース電極との間には第１ダイオード１５６が図示するように電気的に接続されている。第２ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレイン電極とソース電極との間には第２ダイオード１５７が図示するように電気的に接続されている。第１ダイオード１５６と第２ダイオード１５７は、カソード電極及びアノード電極の２つの電極を備えており、第１ダイオード１５６は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０１のソース電極からドレイン電極に向かう方向が順方向となるように、カソード電極が第１ＭＯＳＦＥＴ１０１のドレイン電極に、アノード電極が第１ＭＯＳＦＥＴ１０１のソース電極にそれぞれ電気的に接続されている。
【００２７】
第２ダイオード１５７は、第２ＭＯＳＦＥＴ１０２のソース電極からドレイン電極に向かう方向が順方向となるように、カソード電極が第２ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレイン電極に、アノード電極が第２ＭＯＳＦＥＴ１０２のソース電極にそれぞれ電気的に接続されている。スイッチング用パワー半導体素子としてはＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いてもよい。
【００２８】
上下アーム直列回路を構成する半導体装置１５０は、モータジェネレータ１９２の電機子巻線の各相巻線に対応して３相分設けられている。３つの半導体装置１５０はそれぞれ、第１ＭＯＳＦＥＴ１０１のソース電極と第２ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレイン電極を接続する中間電極，交流端子を介してモータジェネレータ１９２へのＵ相，Ｖ相，Ｗ相を形成している。上下アーム直列回路同士は電気的に並列接続されている。
【００２９】
上アームの第１ＭＯＳＦＥＴ１０１のドレイン電極は正極端子（Ｐ端子）を介してコンデンサモジュール５００の正極側コンデンサ電極に、下アームの第２ＭＯＳＦＥＴ１０２のソース電極は負極端子（Ｎ端子）を介してコンデンサモジュール５００の負極側コンデンサ電極にそれぞれ電気的に接続（直流バスバーで接続）されている。各アームの中点部分（第１ＭＯＳＦＥＴ１０１のソース電極と第２ＭＯＳＦＥＴ１０２のドレイン電極との接続部分）にあたる中間電極は、モータジェネレータ１９２の電機子巻線の対応する相巻線に交流コネクタ１８８を介して電気的に接続されている。
【００３０】
コンデンサモジュール５００は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０１と第２ＭＯＳＦＥＴ１０２のスイッチング動作によって生じる直流電圧の変動を抑制する平滑回路を構成するためのものである。コンデンサモジュール５００の正極側コンデンサ電極にはバッテリ１３６の正極側が、コンデンサモジュール５００の負極側コンデンサ電極にはバッテリ１３６の負極側がそれぞれ直流コネクタを介して電気的に接続されている。これにより、コンデンサモジュール５００は、上アーム第１ＭＯＳＦＥＴ１０１のドレイン電極とバッテリ１３６の正極側との間と、下アーム第２ＭＯＳＦＥＴ１０２のソース電極とバッテリ１３６の負極側との間で接続され、バッテリ１３６と上下アーム直列回路に対して電気的に並列接続される。
【００３１】
制御部１７０はＭＯＳＦＥＴを作動させるためのものであり、他の制御装置やセンサなどからの入力情報に基づいて、第１ＭＯＳＦＥＴ１０１と第２ＭＯＳＦＥＴ１０２のスイッチングタイミングを制御するためのタイミング信号を生成する制御回路１７２と、制御回路１７２から出力されたタイミング信号に基づいて、第１ＭＯＳＦＥＴ１０１と第２ＭＯＳＦＥＴ１０２をスイッチング動作させるためのドライブ信号を生成するドライバ回路１７４とを備えている。
【００３２】
制御回路１７２は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０１と第２ＭＯＳＦＥＴ１０２のスイッチングタイミングを演算処理するためのマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と記述する）を備えている。マイコンには入力情報として、モータジェネレータ１９２に対して要求される目標トルク値、半導体装置１５０からモータジェネレータ１９２の電機子巻線に供給される電流値、及びモータジェネレータ１９２の回転子の磁極位置が入力されている。目標トルク値は、不図示の上位の制御装置から出力された指令信号に基づくものである。電流値は、電流センサ（不図示）から出力された検出信号に基づいて検出されたものである。磁極位置は、モータジェネレータ１９２に設けられた回転磁極センサ（不図示）から出力された検出信号に基づいて検出されたものである。本実施形態では３相の電流値を検出する場合を例に挙げて説明するが、２相分の電流値を検出するようにしても構わない。
【００３３】
制御回路１７２内のマイコンは、目標トルク値に基づいてモータジェネレータ１９２のｄ，ｑ軸の電流指令値を演算し、この演算されたｄ，ｑ軸の電流指令値と、検出されたｄ，ｑ軸の電流値との差分に基づいてｄ，ｑ軸の電圧指令値を演算し、この演算されたｄ，ｑ軸の電圧指令値を、検出された磁極位置に基づいてＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令値に変換する。そして、マイコンは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令値に基づく基本波（正弦波）と搬送波（三角波）との比較に基づいてパルス状の変調波を生成し、この生成された変調波をＰＷＭ（パルス幅変調）信号としてドライバ回路１７４に出力する。
【００３４】
ドライバ回路１７４は、下アームを駆動する場合、ＰＷＭ信号を増幅し、これをドライブ信号として、対応する下アームの第２ＭＯＳＦＥＴ１０２のゲート電極に、上アームを駆動する場合、ＰＷＭ信号の基準電位のレベルを上アームの基準電位のレベルにシフトしてからＰＷＭ信号を増幅し、これをドライブ信号として、対応する上アームの第１ＭＯＳＦＥＴ１０１のゲート電極にそれぞれ出力する。これにより、各第１ＭＯＳＦＥＴ１０１と第２ＭＯＳＦＥＴ１０２は、入力されたドライブ信号に基づいてスイッチング動作する。
【００３５】
図３は、本実施形態に係る半導体装置１５０の１相分のＭＯＳＦＥＴとダイオードのレイアウトを示す上面図である。本図では、半導体装置１５０について説明するが、インバータ装置１４２も同様の構成である。本図では駆動の対象となる第１ＭＯＳＦＥＴ１０１と、第２ＭＯＳＦＥＴ１０２と、第１ダイオード１５６と、第２ダイオード１５７のみが図示されている。ＭＯＳＦＥＴに接続される負荷や温度を検出するサーミスタやバスバーを封止する樹脂やゲルなどのＭＯＳＦＥＴ装置の構成は省略されている。
【００３６】
第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａ及び１０１Ｂのドレイン電極及び第１ダイオード１５６Ａ及び１５６Ｂのカソード電極は、第１導体部２０１に半田付けされる。また第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ａ及び１０２Ｂのドレイン電極と第２ダイオード１５７Ａ及び１５７Ｂのカソード電極は、第２導体部２０２に半田付けされるとともに第１導体部２０１の側部に配置される。
【００３７】
第１導体部２０１と第２導体部２０２は、絶縁基板２１３の上面に配線パターンがレイアウトされており、絶縁基板２１３の下面は基板全面にベタパターン（不図示）が配線されているため、渦電流発生による浮遊インダクタンス低減効果が得られる。
【００３８】
本実施例では、第１導体部２０１と第２導体部２０２を絶縁基板２１３の上面に配線パターンをレイアウトした場合について記載しているが、絶縁性能と渦電流発生による浮遊インダクタンス低減効果が得られる構成であれば、他の部材を用いても構わない。
【００３９】
第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａ及び１０１Ｂと第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ａ及び１０２Ｂのゲート電極とゲートの基準電位となるケルビンソース電極はワイヤボンディング２８３で上アーム用信号端子２１０および下アーム用信号端子２１１に接続されている。
【００４０】
第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａ及び１０１Ｂのソース電極と第１ダイオード１５６Ａ及び１５６Ｂのアノード電極は第３導体部２０３に半田付けされ、第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ａ及び１０２Ｂのソース電極と第２ダイオード１５７Ａ及び１５７Ｂのアノード電極は第４導体２０４に半田付けされる。
【００４１】
第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａ及び１０１Ｂは、インバータ回路の上アーム回路を構成する。第１ダイオード１５６Ａ及び１５６Ｂは、インバータ回路の上アーム回路を構成するとともに第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａ及び１０１Ｂと電気的に並列に接続される。第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ａ及び１０２Ｂは、インバータ回路の下アーム回路を構成する。第２ダイオード１５７Ａ及び１５７Ｂは、インバータ回路の下アーム回路を構成するとともに第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ａ及び１０２Ｂと電気的に並列に接続される。
【００４２】
中継導体部２８０は、第３導体部２０３と第２導体部２０２とを電気的に接続する。なお中継導体部２８０は、第３導体部２０３や第２導体部２０２と一体に形成されていてもよい。
【００４３】
図４では、第１ＭＯＳＦＥＴ１０１と第１ダイオード１５６と第２ＭＯＳＦＥＴ１０２と第２ダイオード１５７は、いずれも２並列（図４中のＡ、Ｂ）の場合について図示しているが、各々の素子について２並列以上、例えば３並列や４並列であっても構わない。
【００４４】
第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａ及び１０１Ｂと第１ダイオード１５６Ａ及び１５６Ｂと第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ａ及び１０２Ｂと第２ダイオード１５７Ａ及び１５７Ｂは、いずれも中継導体部２８０を中心にして放射状に配置されている。
【００４５】
つまり、第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａの電極面の垂直方向から投影した場合、第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａ及び１０１Ｂと第１ダイオード１５６Ａ及び１５６Ｂは、第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａ及び１０１Ｂの投影部及び当該第１ダイオード１５６Ａ及び１５６Ｂの投影部が中継導体部２８０を中心とした円の外周と重なるように配置される。
【００４６】
同様に、第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａの電極面の垂直方向から投影した場合、第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ａ及び１０２Ｂと第２ダイオード１５７Ａ及び１５７Ｂは、第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ａ及び１０２Ｂの投影部及び当該第２ダイオード１５７Ａ及び１５７Ｂの投影部が中継導体部２８０を中心とした円の外周と重なるように配置される。
【００４７】
なお、前述の円の外周の太さＷ１は、中継導体部２８０の幅Ｗ２と定義することができる。
【００４８】
この構成にすることで、半導体素子から中継導体部２８０までの距離を均等またはそれに順ずる水準にするができる。すなわち、半導体素子から中継導体部２８０までの配線浮遊インダクタンスを均等にすることができる。
【００４９】
下アームの第２ダイオード１５７Ａ及び１５７Ｂに還流電流が流れている状態において、上アーム回路を構成する第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａ及び１０１Ｂをスイッチングする場合、電流の時間変化率であるdi/dtが発生する経路は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａ及び１０１Ｂから中継導体部２８０を経由して第２ダイオード１５７Ａ及び１５７Ｂにつながる経路となる。
【００５０】
このとき、中継導体部２８０から２並列の第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａと第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ｂの距離が均等であるため、配線浮遊インダクタンスも均等になり、第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａと第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ｂの電流アンバランスが抑制される効果を得ることができる。
【００５１】
同時に、中継導体部２８０から２並列の第２ダイオード１５７Ａと第２ダイオード１５７Ｂの距離も均等であるため、配線浮遊インダクタンスも均等になり、第２ダイオード１５７Ａと第２ダイオード１５７Ｂの電流アンバランスも抑制される効果を得ることができる。
【００５２】
また、ＭＯＳＦＥＴは素子の内部にボディダイオードを有しているため、還流電流は下アームの第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ａ及び１０２Ｂにも流れる。
【００５３】
下アームの第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ａ及び１０２Ｂに還流電流が流れている状態において、上アーム回路を構成する第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａ及び１０１Ｂをスイッチングする場合、電流の時間変化率であるdi/dtが発生する経路は、第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａ及び１０１Ｂから中継導体部２８０を経由して第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ａ及び１０２Ｂにつながる経路となる。
【００５４】
中継導体部２８０から２並列の第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ａと第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ｂの距離も均等であるため、配線浮遊インダクタンスも均等になり、第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ａと第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ｂの電流アンバランスも抑制される効果を得ることができる。
【００５５】
上アームの第１ダイオード１５６Ａ及び１５６Ｂまたは第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａ及び１０１Ｂに還流電流が流れている状態において、下アームを構成する第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ａ及び１０２Ｂをスイッチングする場合も、上アームの第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａ及び１０１Ｂをスイッチングする場合とは、各々の素子の通電状態が上アームと下アームで逆になるのみであり、２並列に接続された各々の素子の電流アンバランスを抑制する効果は上アームをスイッチングする場合と同様に得ることができる。
【００５６】
中継導体部２８０を中心にして円弧を描くように各々の素子を配置するため、２並列の素子は階段のような段差をもった状態で導体上に配置されている。この配置は、電流を通電するときの発熱を導体を介して冷却する際に、素子の一辺を隣り合わせて配置する場合に比べて、近接する素子との熱流束の干渉を低減することができるため、冷却効率を向上させる効果も得ることができる。
【００５７】
尚、中継導体部２８０を中心にして円弧を描くように各々の素子を配置することが望ましいが、２並列の素子の電流アンバランスを抑制するという効果が得られれば、中継導体部２８０を中心にして放射状または階段状に２並列の素子を配置していても構わない。
【００５８】
図４は、他の実施例に関わる半導体装置１５１の構成を説明する図である。図３に示された半導体装置１５０の構成との違いは、第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａ及び１０１Ｂと第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ａ及び１０２Ｂに代わり、第１ＩＧＢＴ１０１Ｃと第２ＩＧＢＴ１０２Ｃを使用している点であり、他の構成は図３と同一である。
【００５９】
図４では、第１ＩＧＢＴ１０１Ｃと第２ＩＧＢＴ１０２Ｃを１個のみを配置した場合を表示しているが、ＩＧＢＴを複数個並列に配置していても構わない。
【００６０】
この構成においても、第１ＩＧＢＴ１０１Ｃスイッチングする場合において、中継導体部２８０から２並列の第２ダイオード１５７Ａと第２ダイオード１５７Ｂまでの距離が均等であるため、配線浮遊インダクタンスも均等になり、第２ダイオード１５７Ａと第２ダイオード１５７Ｂの電流アンバランスも抑制される効果を得ることができる。
【００６１】
第２ＩＧＢＴ１０２Ｃをスイッチングする場合においても、中継導体部２８０から第１ダイオード１５６Ａと第１ダイオード１５６Ｂまでの距離が均等であるため、配線浮遊インダクタンスも均等になり、第１ダイオード１５６Ａと第１ダイオード１５６Ｂの電流アンバランスも抑制される効果を得ることができる。
【００６２】
図５（ａ）と図５（ｂ）は、他の実施例に関わる、半導体装置の構成を１ｉｎ１にした場合の図である。図５（ａ）は上アームの構成を示しており、図５（ｂ）は下アームの構成を示している。１ｉｎ１とは、一つの半導体モジュールに、上アーム又は下アームのいずれかを内蔵する構成を示す。
【００６３】
図５（ａ）に示した上アームの構成においては、第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａ及び１０１Ｂのソース電極と第１ダイオード１５６Ａ及び１５６Ｂのアノード電極に接続される第３導体部２０３の電流が出力される、下アームに接続される中継導体部２８０を中心にして、放射状に第１ＭＯＳＦＥＴ１０１Ａ及び１０１Ｂと第１ダイオード１５６Ａ及び１５６Ｂが各々の素子につき並列に配置されている。この構成においても、中継導体部２８０から並列に接続された各々の素子までの距離が均等であるため、配線浮遊インダクタンスも均等になり、並列に配置された各々の素子を流れる電流アンバランスを低減する効果が得られる。
【００６４】
図５（ｂ）に示した下アームの構成においても、第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ａ及び１０２Ｂのドレイン電極と第２ダイオード１５７Ａ及び１５７Ｂのカソード電極に接続される第２導体部２０２の電流が入力される、上アームに接続される中継導体部２８０を中心にして、放射状に第２ＭＯＳＦＥＴ１０２Ａ及び１０２Ｂと第２ダイオード１５７Ａ及び１５７Ｂが各々の素子につき並列に配置されている。この構成においても、中継導体部２８０から並列に接続された各々の素子までの距離が均等であるため、配線浮遊インダクタンスも均等になり、並列に配置された各々の素子を流れる電流アンバランスを低減する効果が得られる。
【００６５】
なお、上述の全ての実施例において、第１ダイオードや第２ダイオードは、複数個設けられたが、１つであってもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１…電力変換装置、４３…インバータ装置、１４０…インバータ装置、１４２…インバータ装置、１０１…第１ＭＯＳＦＥＴ、１０１Ａ…第１ＭＯＳＦＥＴ、１０１Ｂ…第１ＭＯＳＦＥＴ、１０１Ｃ…第１ＩＧＢＴ、１０２…第２ＭＯＳＦＥＴ、１０２Ａ…第２ＭＯＳＦＥＴ、１０２Ｂ…第２ＭＯＳＦＥＴ、１０２Ｃ…第２ＩＧＢＴ、１１０…ハイブリッド電気自動車、１１２…前輪、１１４…前輪車軸、１１６…前輪側デファレンシャルギア、１１８…変速機、１２０…エンジン、１２２…動力分配機構、１３６…バッテリ、１５０…半導体装置、１５１…半導体装置、１５６…第１ダイオード、１５６Ａ…第１ダイオード、１５６Ｂ…第１ダイオード、１５７…第２ダイオ−ド、１５７Ａ…第２ダイオード、１５７Ｂ…第２ダイオード、１７０…制御部、１７２…制御回路、１７４…ドライバ回路、１７６…信号線、１８８…交流コネクタ、１９２…モータジェネレータ、１９４…モータジェネレータ、２０１…第１導体部、２０２…第２導体部、２０３…第３導体部、２０４…第４導体部、２１０…上アーム用信号端子、２１１…下アーム用信号端子、２１３…絶縁基板、２８０…中継導体部、２８３…ワイヤボンディング、５００…コンデンサモジュール、Ｗ１…円の外周の太さ、Ｗ２…中継導体部２８０の幅
【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（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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