(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ベース板の表面上に形成された第１絶縁層とからなる金属基板と、該金属基板上に設けられた複数のパワー素子と、これらのパワー素子とそれぞれ接続する第１回路パターンの群と、上記第１回路パターンが形成された領域同士を分離するように上記金属ベース板上に設けられ、該金属ベース板表面上方に突出して介在し該金属ベース板と同電位を有する第２回路パターンとを備えたパワーモジュール。
【請求項２】
金属ベース板の表面上に形成された第１絶縁層とからなる金属基板と、該金属基板上に設けられた複数のパワー素子と、これらのパワー素子とそれぞれ接続する第１回路パターンの群と、上記第１回路パターンが形成された領域の上記金属ベース板を分離する第２絶縁層と、この第２絶縁層に隣接しながら上記金属ベース板上に設けられ、該金属ベース板表面上方に突出して上記領域間に介在し該金属ベース板と同電位を有する第２回路パターンとを備えたパワーモジュール。
【請求項３】
第２回路パターンは第２絶縁層の両側に設けられることを特徴とする請求項２記載のパワーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体応用機器に搭載されるパワーモジュールに係るものであり、特に複数のパワー素子を搭載するパワーモジュールより発生する伝導・放射ノイズの低減およびモジュールの内部回路の干渉を抑制することのできるパワーモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２０は、例えば特開平８−３３０６９１号公報に示されたパワーモジュールの内部に搭載される従来の金属基板である。図において、２１は金属製基材、２２は第１の回路パターン部、２３は第２の回路パターン部、２４，２５は金属製基材２１の表面に設けられる絶縁層、２６は絶縁層２４，２５の間に配置されるシールド層、２７は第１の回路パターン部２２上に実装されるパルス動作部、２８は第２の回路パターン部２３上に実装される非パルス動作部、２９はシールド層２６を接地レベルに接続するスルーホール接続部である。ここで、パワーモジュールとは、複数個の半導体チップすなわちパワー素子を特定の結線に構成して１つのパッケージに組み込んだものであり、ダイオード、サイリスタ、トランジスタなどのパワー素子を用いた各種の電圧、電流、結線のものがある。
【０００３】
次に動作について説明する。
上記の構成によれば、金属製基材２１と回路パターン部２２，２３の間に存在する浮遊容量を、シールド層２６により小さくすることができ、金属製基材２１に流れ込もうとするノイズがシールド層２６で遮断される。また、パルス動作部品を、シールド層２６を介在させた回路パターン部２２に搭載しているので、金属製基材２１へのノイズの混入を遮断できる。また、金属製基材２１と第１の回路パターン部２２の間に存在する浮遊容量をシールド層２６により小さくすることができ、この部分から金属製基材２１に流れ込もうとするノイズがシールド層２６により遮断される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のパワーモジュールに搭載される金属基板は以上のように構成されているので次のような課題があった。
通常の絶縁層２４に加えシールド層２６、さらに絶縁層２５を介してパワー素子が実装されることになるので、パワー素子から発生する熱の放熱が悪くなる。また、シールド層２６によりノイズを遮断する構成となっているが、従来技術およびこの発明で問題にしているノイズは金属ベース板すなわち金属製基材２１が十分に接地電位に落ちていない場合に多く発生するので、ここで設置されるシールド層２６も同様な理由で十分に接地電位に落ちていない場合も想定される。この場合、シールド層２６が大きな面積で金属製基材２１と対向し、この間に存在する絶縁層２４も放熱性への影響を考えればあまり厚くできないので金属製基材との間にある程度大きな浮遊容量が生じ、これにより素子間のノイズが結合するおそれがある。また、絶縁層２４，２５やシールド層２６が何層にも重なって構成されるので構造が複雑となる。
【０００５】
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、簡単な構成でパワーモジュール内部に於ける素子および内部回路間の干渉による誤動作の防止や伝導・放射ノイズの低減効果を実現するパワーモジュールを得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るパワーモジュールは、金属ベース板の表面上に形成された第１絶縁層とからなる金属基板と、該金属基板上に設けられた複数のパワー素子と、これらのパワー素子とそれぞれ接続する第１回路パターンの群と、上記第１回路パターンが形成された領域同士を分離するように上記金属ベース板上に設けられ該金属ベース板表面上方に突出して介在し、該金属ベース板と同電位を有する第２回路パターンとを備えたものである。
【０００８】
この発明に係るパワーモジュールは、金属ベース板の表面上に形成された第１絶縁層とからなる金属基板と、該金属基板上に設けられた複数のパワー素子と、これらのパワー素子とそれぞれ接続する第１回路パターンの群と、上記第１回路パターンが形成された領域の上記金属ベース板を分離する第２絶縁層と、この第２絶縁層に隣接しながら上記金属ベース板上に設けられ、該金属ベース板表面上方に突出して上記領域間に介在し該金属ベース板と同電位を有する第２回路パターンとを備えたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この実施の形態１に係るパワーモジュールの断面の拡大図、図２はノイズの伝搬経路の概念図である。図１において、１はパワーモジュール、２はパワーモジュール１内に配置される金属基板、３は金属基板２を構成する金属ベース板、４は金属ベース板３の表面に構成される第１絶縁層、５は第１絶縁層４上に構成される第１回路パターン、６は金属基板２に実装されるパワー素子、７はパワー素子６と第１回路パターン５とを接続するワイヤー線、８は金属ベース板３の間に挟まれる第２絶縁層である。また、図２において、３１はパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５と金属ベース板３の間に生じる浮遊容量、３２は金属ベース板３を第２絶縁層８で絶縁した場合に生じる浮遊容量を示す。
【００２１】
次に動作について説明する。
パワーモジュール１内部に配置され、パワー素子６をその上部に実装する金属基板２の構成要素である金属ベース板３を、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５が構成される領域毎に分割し、その隣り合う金属ベース板３の間に第２絶縁層８を設けることにより分割された各々の金属ベース板を絶縁したものである。これにより図２に示すように、上記各領域での金属ベース板３の間に浮遊容量３１が生じ、ノイズはこの浮遊容量３１を介して伝搬することになるので、各々のパワー素子６間のノイズの結合が抑制されることになり、このノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減することができる。また、金属ベース板３の間にある第２絶縁層８の厚さは放熱に対する制約がないので、ある程度厚みを得ることができ、浮遊容量３２を小さくすることができる。
【００２２】
以上のように、この実施の形態１によれば、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５が構成される各領域毎に分割された各々の金属ベース板３の間に浮遊容量が生じ、パワー素子６間の誘導および容量的結合を抑制することができ、これによりパワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬を低減することができるという効果が得られる。
【００２３】
実施の形態２．
図３は、この実施の形態２に係るパワーモジュールの断面の拡大図、図４はノイズの伝搬経路の概念図である。図３において、１はパワーモジュール、２はパワーモジュール１内に配置される金属基板、３は金属基板２を構成する金属ベース板、４は金属ベース板３の表面に構成される第１絶縁層、５は第１絶縁層４上に構成される第１回路パターン、６は金属基板２に実装されるパワー素子、７はパワー素子６と第１回路パターン５とを接続するワイヤー線、１１はパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５により構成される領域間に配置され、金属ベース板３と電気的に接続される第２回路パターンである。また、図４において、３３は空間的な誘導的・容量的結合である。
【００２４】
次に動作について説明する。
パワーモジュール１内部の金属基板２上に実装される各々のパワー素子６とそれに繋がる第１回路パターン５により構成される各領域の間に金属基板２の構成要素である金属ベース板３と電気的に接続した第２回路パターン１１を設けたものである。これによりパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５と金属ベース板３と同電位の第２回路パターン１１との空間的な誘導的・容量的結合が強くなることになり、各々のパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５間での結合が抑制される。これにより、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減することができる。
【００２５】
以上のように、この実施の形態２によれば、各パワー素子６および第１回路パターン５が構成される領域の間に金属ベース板３と同電位の第２回路パターン１１を設けることにより、各パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５間の誘導および容量結合を抑制し、これによりパワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬を低減することができるという効果が得られる。
【００２６】
実施の形態３．
図５は、この実施の形態３に係るパワーモジュールの断面の拡大図であり、図において、１はパワーモジュール、２はパワーモジュール１内に配置される金属基板、３は金属基板２を構成する金属ベース板、４は金属ベース板３の表面に構成される第１絶縁層、５は第１絶縁層４上に構成される第１回路パターン、６は金属基板２に実装されるパワー素子、７はパワー素子６と第１回路パターン５とを接続するワイヤー線、８は金属ベース板３の間に挟まれる第２絶縁層である。１１は金属ベース板３と導電位でパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５により構成される領域間の第２絶縁層８の片側に配置され、金属ベース板３と電気的に接続される第２回路パターンである。
【００２７】
次に動作について説明する。
パワーモジュール１内部に配置され、パワー素子６をその上部に実装する金属基板２の構成要素である金属ベース板３を、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５が構成される領域毎に分割し、その隣り合う金属ベース板３の間に第２絶縁層８を設けることにより分割された各々の金属ベース板３を絶縁したものである。更に、第２絶縁層８の片側に金属基板２の構成要素である金属ベース板３と電気的に接続した第２回路パターン１１を設けたものである。
【００２８】
これにより前述の図２に示すように、上記各領域での金属ベース板３間に浮遊容量３１が生じ、ノイズはこの浮遊容量３１を介して伝搬することになり、各々のパワー素子６間のノイズの結合が抑制される。これとともに、第２絶縁層８の片側に金属ベース板３と同電位の第２回路パターン１１が存在することにより、この金属ベース板上に構成されるパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５とこの第２回路パターン１１との空間での誘導および伝導的結合が強くなり、第２回路パターン１１が配置される側のパワー素子６および第１回路パターン５から第２回路パターン１１の無い側のパワー素子６および第１回路パターン５へのノイズの結合が抑制される。これにより、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減することができる。
【００２９】
以上のように、この実施の形態３によれば、各パワー素子６および第１回路パターン５が構成される領域の金属ベース板３を絶縁したパワーモジュールにおいて、隣り合う領域の片側に金属ベース板３と同電位の第２回路パターン１１を設けることにより、金属ベース板３を介するパワー素子６間の容量的結合の低減に加えて、金属ベース板３と同電位の第２回路パターン１１を領域間の第２絶縁層８に沿って設けた側のパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５から他のパワー素子６への誘導および容量結合が抑制され、これによりパワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減することができるという効果が得られる。
【００３０】
実施の形態４．
図６は、この実施の形態４に係るパワーモジュールの断面の拡大図であり、図６において、１はパワーモジュール、２はパワーモジュール１内に配置される金属基板、３は金属基板２を構成する金属ベース板、４は金属ベース板３の表面に構成される第１絶縁層、５は絶縁層４上に構成される第１回路パターン、６は金属基板２に実装されるパワー素子、７はパワー素子６と第１回路パターン５とを接続するワイヤー線、８は金属ベース板３の間に挟まれる第２絶縁層である。１１は金属ベース板３と導電位でパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５により構成される領域間の第２絶縁層８の両側に配置され、金属ベース板３と電気的に接続される第２回路パターンである。
【００３１】
次に動作について説明する。
パワーモジュール１内部に配置され、パワー素子６をその上部に実装する金属基板２の構成要素である金属ベース板３を、パワー素子６およびそれに繋がる回路パターン５が構成される領域毎に分割し、その隣り合う金属ベース板３の間に第２絶縁層８を設けることにより分割された各々の金属ベース板３を絶縁したものである。更に、第２絶縁層８の両側に金属基板２の構成要素である金属ベース板３と電気的に接続した第２回路パターン１１を設けたものである。
【００３２】
これにより、上述の各領域での金属ベース板間に浮遊容量３１が生じ、ノイズはこの浮遊容量を介して伝搬することになり、各々のパワー素子６間のノイズの結合が抑制される。これとともに、第２絶縁層８の両側に金属ベース板３と同電位の第２回路パターン１１が存在することにより、この金属ベース板３上に構成されるパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５とこの第２回路パターン１１との空間での誘導および伝導的結合が強くなり、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５と他のパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５とのノイズの結合が抑制される。これにより、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減することができる。
【００３３】
以上のように、この実施の形態４によれば、各パワー素子６および第１回路パターン５が構成される領域の金属ベース板３を絶縁したパワーモジュールにおいて、隣り合う領域の両側に金属ベース板３と同電位の第２回路パターン１１を領域間の第２絶縁層８に沿って設けることにより、金属ベース板３を介するパワー素子６間の容量的結合の低減に加えて、各パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５間の誘導および容量結合が抑制され、これによりパワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより一層低減することができるという効果が得られる。
【００３４】
実施の形態５．
図７は、この実施の形態５に係るパワーモジュールの断面の拡大図であり、図において、１はパワーモジュール、２はパワーモジュール１内に配置される金属基板、３は金属基板２を構成する金属ベース板、４は金属ベース板３の表面に構成され、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５により構成される領域毎に厚さを調整できる第１絶縁層、５は第１絶縁層４上に構成される第１回路パターン、６は金属基板２に実装されるパワー素子、７はパワー素子６と第１回路パターン５とを接続するワイヤー線である。
【００３５】
次に動作について説明する。
パワーモジュール１内部の金属ベース板３上に設置される第１絶縁層４を、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５が構成される領域毎に分割し、その上部に実装するパワー素子６に応じて第１絶縁層４の厚みを調整できるようにしたものである。これにより、各々のパワー素子６の絶縁電圧と放熱量を考慮し、絶縁層４の厚みをできる限り厚くすることにより、上述の各領域と金属ベース板３間における浮遊容量３１を小さくすることができるので、金属ベース板３を介する各々のパワー素子６間のノイズの結合が抑制されることになり、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減することができる。
【００３６】
以上のように、この実施の形態５によれば、各パワー素子６および第１回路パターン５が構成される領域の金属ベース板３と第１回路パターン５間の第１絶縁層４の厚さをパワー素子６が構成される領域毎に調整できることにより、パワー素子６の放熱量に応じた第１絶縁層４の厚みを設定でき、これにより放熱量の少ない素子の第１絶縁層４の厚みを大きくできることになり、金属ベース板３を介したパワー素子６間の容量結合が抑制され、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬を低減することができるという効果が得られる。
【００３７】
実施の形態６．
図８は、この実施の形態６に係るパワーモジュールの断面の拡大図であり、図において、１はパワーモジュール、２はパワーモジュール１内に配置される金属基板、３は金属基板２を構成する金属ベース板、４は金属ベース板３の表面に構成され、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５により構成される領域毎に厚さを調整できる第１絶縁層、５は第１絶縁層４上に構成される第１回路パターン、６は金属基板２に実装されるパワー素子、７はパワー素子６と第１回路パターン５とを接続するワイヤー線、８は金属ベース板３の間に挟まれる第２絶縁層である。
【００３８】
次に動作について説明する。
パワーモジュール１内部に配置され、パワー素子６をその上部に実装する金属基板２の構成要素である金属ベース板３を、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５が構成される領域毎に分割し、その隣り合う金属ベース板３の間に第２絶縁層８を設けることにより分割された各々の金属ベース板３を絶縁したものである。更に、金属ベース板３上に設置される第１絶縁層４を、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５が構成される領域毎に分割し、その上部に実装するパワー素子６に応じて第１絶縁層４の厚みを調整できるようにしたものである。
【００３９】
これにより、上述の各領域での金属ベース板３間に浮遊容量３１が生じ、ノイズはこの浮遊容量３１を介して伝搬することになり、各々のパワー素子６間のノイズの結合が抑制される。これとともに、各々のパワー素子６の絶縁電圧と放熱量を考慮し、第１絶縁層４の厚みをできる限り厚くすることにより、上記各領域と金属ベース板３間に浮遊容量３１を小さくすることができるので、金属ベース板３を介する各々のパワー素子６間のノイズの結合が抑制されることになり、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減することができる。
【００４０】
以上のように、この実施の形態６によれば、各パワー素子６および第１回路パターン５が構成される領域の金属ベース板３を絶縁したパワーモジュールにおいて、この領域の金属ベース板３と第１回路パターン５間の第１絶縁層４の厚さをパワー素子６が構成される領域毎に調整できることにより、金属ベース板３を介したパワー素子６間の容量結合がより抑制され、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬を低減することができるという効果が得られる。
【００４１】
実施の形態７．
図９は、この実施の形態７に係るパワーモジュールの断面の拡大図であり、図において、１はパワーモジュール、２はパワーモジュール１内に配置される金属基板、３は金属基板２を構成する金属ベース板、４は金属ベース板３の表面に構成され、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５により構成される領域毎に厚さを調整できる第１絶縁層、５は第１絶縁層４上に構成される第１回路パターン、６は金属基板２に実装されるパワー素子、７はパワー素子６と第１回路パターン５とを接続するワイヤー線、１１はパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５により構成される領域間に配置され、金属ベース板３と電気的に接続される第２回路パターンである。
【００４２】
次に動作について説明する。
パワーモジュール１内部の金属基板２上に実装される各々のパワー素子６とそれに繋がる第１回路パターン５により構成される各領域の間に金属基板２の構成要素である金属ベース板３と電気的に接続した第２回路パターン１１を設け、更に、金属ベース板３上に設置される第１絶縁層４を、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５が構成される領域毎に分割し、その上部に実装するパワー素子６に応じて第１絶縁層４の厚みを調整できるようにしたものである。
【００４３】
これによりパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５と金属ベース板３と同電位の第２回路パターン１１との空間的な誘導的および容量的結合が強くなることになり、各々のパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５間での結合が抑制される。これとともに、各々のパワー素子６の絶縁電圧と放熱量を考慮し、第１絶縁層４の厚みをできる限り厚くすることにより、上述の各領域と金属ベース板３間にある浮遊容量３１を小さくすることができるので、金属ベース板３を介する各々のパワー素子６間のノイズの結合が抑制されることになり、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減することができる。
【００４４】
以上のように、この実施の形態７によれば、各パワー素子およびそれに繋がる第１の回路パターン５が構成される領域の金属ベース板を絶縁し、更に隣り合う領域の片側の領域に金属ベース板３と同電位の第２回路パターン１１を領域間の第１絶縁層４の側面に設けたパワーモジュールにおいて、この領域の金属ベース板３と第１回路パターン５間の第１絶縁層４の厚さをパワー素子６が構成される領域毎に調整できることにより、パワー素子６間の空間的な誘導および容量結合の抑制に加え、金属ベース板３を介したパワー素子６間の容量結合が抑制され、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより一層低減することができるという効果が得られる。
【００４５】
実施の形態８．
図１０は、この実施の形態８に係るパワーモジュールの断面の拡大図であり、図において、１はパワーモジュール、２はパワーモジュール１内に配置される金属基板、３は金属基板２を構成する金属ベース板、４は金属ベース板３の表面に構成され、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５により構成される領域毎に厚さを調整できる第１絶縁層、５は第１絶縁層４上に構成される第１回路パターン、６は金属基板２に実装されるパワー素子、７はパワー素子６と第１回路パターン５とを接続するワイヤー線、８は金属ベース板３の間に挟まれる第２絶縁層である。１１は金属ベース板３と導電位でパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５により構成される領域間の第２絶縁層８の片側に配置され、金属ベース板３と電気的に接続される第２回路パターンである。
【００４６】
次に動作について説明する。
パワーモジュール１内部に配置され、パワー素子６をその上部に実装する金属基板２の構成要素である金属ベース板３を、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５が構成される領域毎に分割し、その隣り合う金属ベース板３の間に第２絶縁層８を設けることにより分割された各々の金属ベース板を絶縁し、そして、第２絶縁層８の片側に金属基板２の構成要素である金属ベース板３と電気的に接続した第２回路パターン１１を設けたものである。更に、金属ベース板３上に設置される第１絶縁層４を、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５が構成される領域毎に分割し、その上部に実装するパワー素子６に応じて第１絶縁層４の厚みを調整できるようにしたものである。
【００４７】
これにより、上述の各領域での金属ベース板間に浮遊容量３１が生じ、ノイズはこの浮遊容量を介して伝搬することになり、各々のパワー素子６間のノイズの結合が抑制される。これとともに、第２絶縁層８の片側に金属ベース板３と同電位の第２回路パターン１１が存在することにより、この金属ベース板３上に構成されるパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５と第２回路パターン１１との空間での誘導および伝導的結合が強くなり、第２回路パターン１１が配置される側のパワー素子６および第１回路パターン５から第２回路パターン１１の無い側のパワー素子６および第１回路パターン５へのノイズの結合が抑制される。
【００４８】
更に、各々のパワー素子６の絶縁電圧と放熱量を考慮し、第１絶縁層４の厚みをできる限り厚くすることにより、上記各領域と金属ベース板３間に存在する浮遊容量３１を小さくすることができるので、金属ベース板３を介する各々のパワー素子６間のノイズの結合が抑制されることになり、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減することができる。
【００４９】
以上のように、この実施の形態８によれば、各パワー素子６および第１回路パターン５が構成される領域の金属ベース板３を絶縁し、更に隣り合う領域の片側の領域に金属ベース板３と同電位の第２回路パターン１１を領域間の第２絶縁層８の横に設けたパワーモジュールにおいて、この領域の金属ベース板３と第１回路パターン５間の第１絶縁層４の厚さをパワー素子６が構成される領域毎に調整できることにより、パワー素子６間の空間的な誘導および容量結合の抑制に加え、金属ベース板３を介したパワー素子６間の容量結合が抑制され、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより一層低減することができるという効果が得られる。
【００５０】
実施の形態９．
図１１は、この実施の形態９に係るパワーモジュールの断面の拡大図であり、図において、１はパワーモジュール、２はパワーモジュール１内に配置される金属基板、３は金属基板２を構成する金属ベース板、４は金属ベース板３の表面に構成され、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５により構成される領域毎に厚さを調整できる第１絶縁層、５は第１絶縁層４上に構成される第１回路パターン、６は金属基板２に実装されるパワー素子、７はパワー素子６と第１回路パターン５とを接続するワイヤー線、８は金属ベース板３の間に挟まれる第２絶縁層である。１１は金属ベース板３と導電位でパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５により構成される領域間の第２絶縁層８の両側に配置され、金属ベース板３と電気的に接続される第２回路パターンである。
【００５１】
次に動作について説明する。
パワーモジュール１内部に配置され、パワー素子６をその上部に実装する金属基板２の構成要素である金属ベース板３を、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５が構成される領域毎に分割し、その隣り合う金属ベース板３の間に第２絶縁層８を設けることにより分割された各々の金属ベース板を絶縁し、そして第２絶縁層８の両側に金属基板２の構成要素である金属ベース板３と電気的に接続した第２回路パターン１１を設けたものである。更に、金属ベース板３上に設置される第１絶縁層４を、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５が構成される領域毎に分割し、その上部に実装するパワー素子６に応じて第１絶縁層４の厚みを調整できるようにしたものである。
【００５２】
これにより、上述の各領域での金属ベース板間に浮遊容量３１が生じ、ノイズはこの浮遊容量を介して伝搬することになり、各々のパワー素子６間のノイズの結合が抑制される。これとともに、第２絶縁層８の両側に金属ベース板３と同電位の第２回路パターン１１が存在することにより、この金属ベース板上に構成されるパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５とこの第２回路パターン１１との空間での誘導および伝導的結合が強くなり、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５と他のパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５とのノイズの結合が抑制される。更に、各々のパワー素子６の絶縁電圧と放熱量を考慮し、第１絶縁層４の厚みをできる限り厚くすることにより、上記各領域と金属ベース板間に存在する浮遊容量３１を小さくすることができるので、金属ベース板３を介する各々のパワー素子６間のノイズの結合が抑制されることになり、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減することができる。
【００５３】
さらに、各パワー素子６および第１回路パターン５が構成される領域の金属ベース板３を絶縁し、更に隣り合う領域の両側の領域に金属ベース板３と同電位の第２回路パターン１１を領域間の第２絶縁層８の側面に設けたパワーモジュールにおいて、この領域の金属ベース板３と第２回路パターン１１間の第２絶縁層８の厚さをパワー素子６が構成される領域毎に調整できることにより、パワー素子６間の空間的な誘導および容量結合の抑制に加え、金属ベース板３を介したパワー素子６間の容量結合が抑制され、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより一層低減することができる。
【００５４】
以上のように、この実施の形態９によれば、各パワー素子６および第１回路パターン５が構成される領域の金属ベース板３を絶縁し、更に隣り合う領域の両側の領域に金属ベース板３と同電位の第２回路パターン１１を領域間の第２絶縁層８の側面に設けたパワーモジュールにおいて、この領域の金属ベース板３と第１回路パターン５間の第１絶縁層４の厚さをパワー素子６が構成される領域毎に調整できることにより、パワー素子６間の空間的な誘導および容量結合の抑制に加え、金属ベース板３を介したパワー素子６間の容量結合が抑制され、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより一層低減することができるという効果が得られる。
【００５５】
実施の形態１０．
図１２は、この実施の形態１０に係るパワーモジュールの断面の拡大図であり、図において、１はパワーモジュール、２はパワーモジュール１内に配置される金属基板、３は金属基板２を構成する金属ベース板、４は金属ベース板３の表面に構成され、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５により構成される領域毎に厚さを調整できる第１絶縁層、５は第１絶縁層４上に構成される第１回路パターン、６は金属基板２に実装されるパワー素子、７はパワー素子６と第１回路パターン５とを接続するワイヤー線、８は金属ベース板３の間に挟まれる第２絶縁層、１２は金属ベース板の底面に配置され、金属ベース板３に対応して分割され、第２絶縁層８で各領域毎に絶縁された金属板（導電層）である。
【００５６】
次に動作について説明する。
パワーモジュール１内部に配置され、パワー素子６をその上部に実装する金属基板２の構成要素である金属ベース板３を、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５が構成される領域毎に分割し、その隣り合う金属ベース板３の間に第２絶縁層８を設けることにより分割された各々の金属ベース板３を絶縁したものである。更に、金属ベース板３の底面に金属板１２が配置される場合に金属板１２を金属ベース板３に対応するよう分割し、金属板１２それぞれを絶縁する。これにより、上記各領域で金属ベース板３間に浮遊容量３１が生じ、パワー素子６間の容量結合が抑制されるとともに、金属板１２を介したパワー素子６間のノイズの結合も防ぐことができ、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減することができる。
【００５７】
以上のように、この実施の形態１０によれば、各パワー素子６および第１回路パターン５が構成される領域毎に金属ベース板３を分割・絶縁し、更に金属ベース板３の第１絶縁層４と反対側の表面に金属板１２を配置したパワーモジュールにおいて、この金属板１２を金属ベース板３に対応する領域で分割し、その間に第２絶縁層８を設け、各金属板１２を絶縁することにより、金属板１２が配置された場合においても、パワー素子６間の金属ベース板３を介したノイズの容量結合が抑制され、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬を低減することができるという効果が得られる。
【００５８】
実施の形態１１．
図１３は、この実施の形態１１に係るパワーモジュールの断面の拡大図であり、図において、１はパワーモジュール、２はパワーモジュール１内に配置される金属基板、３は金属基板２を構成する金属ベース板、４は金属ベース板３の表面に構成され、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５により構成される領域毎に厚さを調整できる第１絶縁層、５は第１絶縁層４上に構成される第１回路パターン、６は金属基板２に実装されるパワー素子、７はパワー素子６と第１回路パターン５とを接続するワイヤー線、８は金属ベース板３の間に挟まれる第２絶縁層、１６は金属ベース板の底面に位置し、放熱フィンや筐体に相当する金属板（導電層）、１３は金属ベース板の底面にパワー素子６およびこれに繋がる第１回路パターン５が構成される領域に対応して配置される第３絶縁層である。
【００５９】
次に動作について説明する。
パワーモジュール１内部に配置され、パワー素子６をその上部に実装する金属基板２の構成要素である金属ベース板３を、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５が構成される領域毎に分割し、その隣り合う金属ベース板３の間に第２絶縁層８を設けることにより分割された各々の金属ベース板３を絶縁したものである。更に、金属ベース板３の底面に上述の領域に応じて第３絶縁層１３を配置できるようにする。これにより、上述の各領域で金属ベース板３間に浮遊容量３１が生じ、パワー素子６間の容量結合が抑制されるとともに、第３絶縁層１３により放熱フィン等の金属板１６がパワーモジュール１に接続される場合に金属ベース板３および金属板１６を介したパワー素子６間のノイズの結合も防ぐことができ、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減することができる。
【００６０】
以上のように、この実施の形態１１によれば、各パワー素子６および第１回路パターン５が構成される領域毎に金属ベース板３を分割、絶縁したパワーモジュールにおいて、この領域に応じて金属ベース板３上の第１絶縁層４と反対側の表面に第３絶縁層１３を配置することにより、パワーモジュールが放熱板等の金属板１６に接続する場合に、パワー素子６間の金属ベース板３および放熱板を介したノイズの容量結合が抑制され、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬を低減することができるという効果が得られる。
【００６１】
実施の形態１２．
図１４は、この実施の形態１２に係るパワーモジュールの断面の拡大図、図１５はノイズの伝搬経路の概念図である。図１４において、１はパワーモジュール、２はパワーモジュール１内に配置される金属基板、３は金属基板２を構成する金属ベース板、４は金属ベース板３の表面に構成される第１絶縁層、５は第１絶縁層４上に構成される第１回路パターン、６は金属基板２に実装されるパワー素子、７はパワー素子６と第１回路パターン５とを接続するワイヤー線、１４は金属ベース板３の間に挟まれ，フェライトなどで形成された強磁性体層である。また、図１５において、３１はパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５と金属ベース板３の間に生じる浮遊容量、３４は金属ベース板３を強磁性体層１４で分割した場合に生じるインダクタンスを示す。
【００６２】
次に動作について説明する。
パワーモジュール１内部に配置され、パワー素子６をその上部に実装する金属基板２の構成要素である金属ベース板３を、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５が構成される領域毎に分割し、その隣り合う金属ベース板３の間に強磁性体層１４を設けることにより分割された各々の金属ベース板を絶縁したものである。これにより図１５に示すように、上記各領域での金属ベース板３間にインダクタンス３４が生じ、ノイズはこのインダクタンス３４を介して伝搬することになるので、各々のパワー素子６間のノイズの結合がインダクタンス３４により抑制されることになり、このノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減することができる。また、金属ベース板３の間にある強磁性体層１４の厚さは放熱に対する制約がないので、ある程度厚みを得ることができ、インダクタンス３４を大きくすることができる。
【００６３】
以上のように、この実施の形態１２によれば、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５が構成される各領域毎に分割された各々の金属ベース板３の間にインダクタンスが生じ、パワー素子６間の誘導および容量的結合を抑制することができ、これによりパワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬を低減することができるという効果が得られる。
【００６４】
実施の形態１３．
図１６は、この実施の形態１３に係るパワーモジュールの断面の拡大図、図１７はノイズの伝搬経路の概念図である。図１６において、１はパワーモジュール、２はパワーモジュール１内に配置される金属基板、３は金属基板２を構成する金属ベース板、４は金属ベース板３の表面に構成される第１絶縁層、５は第１絶縁層４上に構成される第１回路パターン、６は金属基板２に実装されるパワー素子、７はパワー素子６と第１回路パターン５とを接続するワイヤー線、１６は金属ベース板の底面に位置し、放熱フィンや筐体に相当する金属板、１５は金属ベース板の底面にパワー素子６およびこれに繋がる第１回路パターン５が構成される領域に対応して配置され、フェライトなどで形成された強磁性体層である。また、図１７において、３１はパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５と金属ベース板３の間に生じる浮遊容量、３５は金属ベース板３と金属板１６の間に挿入された強磁性体層１４に生じるインダクタンスを示す。
【００６５】
次に動作について説明する。
パワーモジュール１内部に配置され、パワー素子６をその上部に実装する金属基板２の構成要素である金属ベース板３を、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５が構成される領域毎に分割し、その隣り合う金属ベース板３の間に第２絶縁層８を設けることにより分割された各々の金属ベース板３を絶縁したものである。更に、金属ベース板３の底面に上述の領域に応じて強磁性体層１５を配置できるようにする。これにより、上述の各領域で金属ベース板３間にインダクタンス３５が生じ、パワー素子６間の容量結合が抑制されるとともに、強磁性体層１５により放熱フィン等の金属板１６がパワーモジュールに１に接続される場合に金属ベース板３および金属板１６を介したパワー素子６間のノイズの結合および放熱フィンへのノイズの漏洩も防ぐことができ、これらのノイズによる誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減することができる。
【００６６】
以上のように、この実施の形態１３によれば、各パワー素子６および第１回路パターン５が構成される領域毎に金属ベース板３を分割、絶縁したパワーモジュールにおいて、この領域に応じて金属ベース板３上の第１絶縁層４と反対側の表面にフェライトなどで形成された強磁性体層１５を配置することにより、パワーモジュールが放熱板等の金属板１６に接続する場合に、パワー素子６間の金属ベース板３および放熱板を介したノイズの容量結合および放熱フィンへのノイズの漏洩が抑制され、これらのノイズによる誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬を低減することができるという効果が得られる。
【００６７】
実施の形態１４．
図１８は、この実施の形態１４に係るパワーモジュールの断面の拡大図である。図１８において、１はパワーモジュール、２はパワーモジュール１内に配置される金属基板、３は金属基板２を構成する金属ベース板、４は金属ベース板３の表面に構成される第１絶縁層、５は第１絶縁層４上に構成される第１回路パターン、６は金属基板２に実装されるパワー素子、７はパワー素子６と第１回路パターン５とを接続するワイヤー線、１６は金属ベース板の底面に位置し、放熱フィンや筐体に相当する金属板（導電層）、１５は金属ベース板の底面金属板１６の間に配置され、フェライトなどで形成された強磁性体層である。
【００６８】
次に動作について説明する。
パワーモジュール１内部に配置され、パワー素子６をその上部に実装する金属基板２の構成要素である金属ベース板３を、パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５が構成される領域毎に分割し、その隣り合う金属ベース板３の間に第２絶縁層８を設けることにより分割された各々の金属ベース板３を絶縁したものである。更に、金属ベース板３の底面に上述の領域に応じて強磁性体層１５を配置できるようにする。これにより、上述の各領域で金属ベース板３間にインダクタンスが生じ、パワー素子６間の容量結合が抑制されるとともに、強磁性体層１５により放熱フィン等の金属板１６がパワーモジュールに１に接続される場合に金属ベース板３および金属板１６を介したパワー素子６間のノイズの結合および放熱フィンへのノイズの漏洩も防ぐことができ、これらのノイズによる誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減することができる。
【００６９】
以上のように、この実施の形態１４によれば、各パワー素子６および第１回路パターン５が構成される領域毎に金属ベース板３を分割、絶縁したパワーモジュールにおいて、金属ベース板３上の第１絶縁層４と反対側の表面にフェライトなどで形成された強磁性体層１５を配置することにより、パワーモジュールが放熱板等の金属板１６に接続する場合に、パワー素子６間の金属ベース板３および放熱板を介したノイズの容量結合および放熱フィンへのノイズの漏洩が抑制され、これらのノイズによる誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬を低減することができるという効果が得られる。
【００７０】
実施の形態１５．
図１９は、この実施の形態１５に係るパワーモジュールの断面の拡大図である。図１９において、１はパワーモジュール、２はパワーモジュール１内に配置される金属基板、３は金属基板２を構成する金属ベース板、４は金属ベース板３の表面に構成される第１絶縁層、５は第１絶縁層４上に構成される第１回路パターン、６は金属基板２に実装されるパワー素子、７はパワー素子６と第１回路パターン５とを接続するワイヤー線、１１はパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５により構成される領域間に配置され、金属ベース板３と電気的に接続される第２回路パターン、１７は第２回路パターン１１と電気的空間的に接続し、金属基板２を覆うようにパワーモジュール１内に配置される金属板である。
【００７１】
次に動作について説明する。
パワーモジュール１内部の金属基板２上に実装される各々のパワー素子６とそれに繋がる第１回路パターン５により構成される各領域の間に金属基板２の構成要素である金属ベース板３と電気的に接続した第２回路パターン１１を設け、更に第２回路パターン１１と電気的、空間的に接続され、金属基板２を覆うように配置される金属板１７を設けたものである。これによりパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５を金属ベース板３と同電位の第２回路パターン１１と同じく同電位の金属板１７により空間的に覆うことになり、各々のパワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５間での結合が抑制される。これにより、パワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減することができる。
【００７２】
以上のように、この実施の形態１５によれば、各パワー素子６および第１回路パターン５が構成される領域の間に金属ベース板３と同電位の第２回路パターン１１、同じく同電位の金属板１７を設けることにより、各パワー素子６およびそれに繋がる第１回路パターン５間の誘導および容量結合を抑制し、これによりパワー素子６間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬を低減することができるという効果が得られる。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、金属ベース板の表面上に形成された第１絶縁層とからなる金属基板と、該金属基板上に設けられた複数のパワー素子と、これらのパワー素子とそれぞれ接続する第１回路パターンの群と、上記第１回路パターンが形成された領域同士を分離するように上記金属ベース板上に設けられ、該金属ベース板表面上方に突出して介在し該金属ベース板と同電位を有する第２回路パターンとを備えるように構成したので、パワー素子およびそれに繋がる第１回路パターンと金属ベース板と同電位の第２回路パターンとの空間的な誘導的および容量的結合が強くなることになり、各々のパワー素子およびそれに繋がる第１回路パターン間でのこれらの結合が抑制され、したがってパワー素子間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減できる効果がある。
【００７５】
この発明によれば、金属ベース板の表面上に形成された第１絶縁層とからなる金属基板と、該金属基板上に設けられた複数のパワー素子と、これらのパワー素子とそれぞれ接続する第１回路パターンの群と、上記第１回路パターンが形成された領域の上記金属ベース板を分離する第２絶縁層と、この第２絶縁層に隣接しながら上記金属ベース板上に設けられ、該金属ベース板表面上方に突出して上記領域間に介在し該金属ベース板と同電位を有する第２回路パターンとを備えるように構成した。
したがって、各領域での金属ベース板間に浮遊容量が生じ、各々のパワー素子間のノイズの結合が抑制される効果がある。
加えて、第２絶縁層の片側に金属ベース板と同電位の第２回路パターンが存在することにより、第１絶縁層上に構成されるパワー素子およびそれに繋がる第１回路パターンとこの第２回路パターンとの空間での誘導および伝導的結合が強くなり、第２回路パターンが配置される側のパワー素子および第１回路パターンから第２回路パターンの無い側の素子および回路パターンへのノイズの結合が抑制される。これにより、パワー素子間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減できる効果がある。
【００７６】
この発明によれば、第２回路パターンは第２絶縁層の両側に設けられるように構成したので、まず第２絶縁層により各々の領域での金属ベース板間に浮遊容量が生じ、各々のパワー素子間のノイズの結合が抑制される効果がある。
加えて、第２絶縁層の両側に金属ベース板と同電位の第２回路パターンが存在することにより、第１絶縁層上に構成されるパワー素子およびそれに繋がる第１回路パターンとこの第２回路パターンとの空間での誘導および伝導的結合が強くなり、第２回路パターンが配置される両側のパワー素子および第１回路パターン間のノイズの結合が抑制される。これにより、パワー素子間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１によるパワーモジュールを示す部分断面図である。
【図２】  この発明の実施の形態１によるパワーモジュールにおけるノイズ伝搬の概念図である。
【図３】  この発明の実施の形態２によるパワーモジュールを示す部分断面図である。
【図４】  この発明の実施の形態２によるパワーモジュールにおけるノイズ伝搬の概念図である。
【図５】  この発明の実施の形態３によるパワーモジュールの部分断面図である。
【図６】  この発明の実施の形態４によるパワーモジュールの部分断面図である。
【図７】  この発明の実施の形態５によるパワーモジュールの部分断面図である。
【図８】  この発明の実施の形態６によるパワーモジュールの部分断面図である。
【図９】  この発明の実施の形態７によるパワーモジュールの部分断面図である。
【図１０】  この発明の実施の形態８によるパワーモジュールの部分断面図である。
【図１１】  この発明の実施の形態９によるパワーモジュールの部分断面図である。
【図１２】  この発明の実施の形態１０によるパワーモジュールの部分断面図である。
【図１３】  この発明の実施の形態１１によるパワーモジュールの部分断面図である。
【図１４】  この発明の実施の形態１２によるパワーモジュールの部分断面図である。
【図１５】  この発明の実施の形態１２によるパワーモジュールにおけるノイズ伝搬の概念図である。
【図１６】  この発明の実施の形態１３によるパワーモジュールの部分断面図である。
【図１７】  この発明の実施の形態１３によるパワーモジュールにおけるノイズ伝搬の概念図である。
【図１８】  この発明の実施の形態１４によるパワーモジュールの部分断面図である。
【図１９】  この発明の実施の形態１５によるパワーモジュールの部分断面図である。
【図２０】  従来のパワーモジュールの部分断面図である。
【符号の説明】
１  パワーモジュール、２  金属基板、３  金属ベース板、４  第１絶縁層、５  第１回路パターン、６  パワー素子、８  第２絶縁層、１１  第２回路パターン、１２，１６  金属板（導電層）、１３  第３絶縁層、１４，１５  強磁性体層、１７  金属板、２４，２５  絶縁層。
【図１】
0004086963.tif 000002
【図２】
0004086963.tif 000003
【図３】
0004086963.tif 000004
【図４】
0004086963.tif 000005
【図５】
0004086963.tif 000006
【図６】
0004086963.tif 000007
【図７】
0004086963.tif 000008
【図８】
0004086963.tif 000009
【図９】
0004086963.tif 000010
【図１０】
0004086963.tif 000011
【図１１】
0004086963.tif 000012
【図１２】
0004086963.tif 000013
【図１３】
0004086963.tif 000014
【図１４】
0004086963.tif 000015
【図１５】
0004086963.tif 000016
【図１６】
0004086963.tif 000017
【図１７】
0004086963.tif 000018
【図１８】
0004086963.tif 000019
【図１９】
0004086963.tif 000020
【図２０】
0004086963.tif 000021