JPWO2014155486A1 - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2014155486A1
JPWO2014155486A1 JP2015507713A JP2015507713A JPWO2014155486A1 JP WO2014155486 A1 JPWO2014155486 A1 JP WO2014155486A1 JP 2015507713 A JP2015507713 A JP 2015507713A JP 2015507713 A JP2015507713 A JP 2015507713A JP WO2014155486 A1 JPWO2014155486 A1 JP WO2014155486A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switch element
conductive member
control switch
horizontal
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015507713A
Other languages
English (en)
Inventor
友和 本田
友和 本田
佐々木　亮
亮 佐々木
小熊　清典
清典 小熊
山口　芳文
芳文 山口
祐 氏田
祐 氏田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Publication of JPWO2014155486A1 publication Critical patent/JPWO2014155486A1/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/10—Modifications for increasing the maximum permissible switched voltage
    • H03K17/102—Modifications for increasing the maximum permissible switched voltage in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/49105—Connecting at different heights
    • H01L2224/49109—Connecting at different heights outside the semiconductor or solid-state body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49175—Parallel arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3011—Impedance
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K2017/6875—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors using self-conductive, depletion FETs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

この電力変換装置（１００、１０１ａ〜１０１ｃ）は、導電パターン（３２ａ、３３ｂ）上に配置される横型スイッチ素子（１１ａ〜１１ｃ、１２ａ〜１２ｃ）と、導電パターン上に第２基板（２、３）を介して配置され、横型スイッチ素子に接続されるとともに、横型スイッチ素子の駆動を制御する制御用スイッチ素子（１３ａ〜１３ｃ、１４ａ〜１４ｃ）とを備える。

Description

この発明は、電力変換装置に関する。
従来、横型スイッチ素子を備えた電力変換装置が知られている。このような電力変換装置は、たとえば、特開２０１１−０６７０５１号公報に開示されている。
上記特開２０１１−０６７０５１号公報には、基板の表面に配置されるＧａＮ電界効果トランジスタ（横型スイッチ素子）と、ＧａＮ電界効果トランジスタが配置された基板の表面に配置され、ＧａＮ電界効果トランジスタに接続されるとともに、ＧａＮ電界効果トランジスタの駆動を制御するＮチャネルＭＯＳトランジスタ（制御用スイッチ素子）とを備えた電力変換装置が開示されている。
特開２０１１−０６７０５１号公報
しかしながら、上記特開２０１１−０６７０５１号公報に開示された電力変換装置では、ＧａＮ電界効果トランジスタ（横型スイッチ素子）およびＮチャネルＭＯＳトランジスタ（制御用スイッチ素子）は、互いに同一の基板の表面に配置されているため、比較的耐熱性が高いＧａＮ電界効果トランジスタから発生する熱が比較的耐熱性が低いＮチャネルＭＯＳトランジスタに伝わることに起因して、ＮチャネルＭＯＳトランジスタの電気的特性が低下し、その結果、電力変換装置の電力変換機能が低下するという問題点がある。
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あり、この発明の１つの目的は、横型スイッチ素子を備える電力変換装置において、電力変換機能が低下することを抑制することが可能な電力変換装置を提供することである。
一の局面による電力変換装置は、第１導電部材上に配置される横型スイッチ素子と、第１導電部材上に絶縁部材を介して配置され、横型スイッチ素子に接続されるとともに、横型スイッチ素子の駆動を制御する制御用スイッチ素子とを備える。
一の局面による電力変換装置では、横型スイッチ素子の駆動を制御する制御用スイッチ素子が、横型スイッチ素子が配置された第１導電部材上に絶縁部材を介して配置されることによって、絶縁部材を介する分、横型スイッチ素子から発生する熱が制御用スイッチ素子に伝わるのを抑制することができるので、制御用スイッチ素子の電気的特性が低下するのを抑制することができる。その結果、電力変換装置の電力変換機能が低下することを抑制することができる。また、絶縁部材により、横型スイッチ素子と、制御用スイッチ素子とを確実に絶縁することができるので、横型スイッチ素子と、制御用スイッチ素子との平面視における間隔を小さくすることができる。その結果、横型スイッチ素子と制御用スイッチ素子とを接続するための配線の長さを小さくしてインピーダンスを低減することができるとともに、平面視における電力変換装置の面積を小型化することができる。
上記電力変換装置によれば、電力変換装置の機能が低下することを抑制することができる。
一実施形態によるパワーモジュールを含む３相インバータ装置の回路を示した図である。 一実施形態によるパワーモジュールの上面図である。 図２の２００−２００線に沿った断面図である。 一実施形態によるパワーモジュールの第１基板の上面図である。 一実施形態によるパワーモジュールの第２基板の上面図である。
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１を参照して、本実施形態によるパワーモジュール１０１ａ、１０１ｂおよび１０１ｃを含む３相インバータ装置１００の構成について説明する。なお、パワーモジュール１０１ａ〜１０１ｃおよび３相インバータ装置１００は、「電力変換装置」の一例である。
図１に示すように、３相インバータ装置１００は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の電力変換をそれぞれ行う３個のパワーモジュール１０１ａ、１０１ｂおよび１０１ｃが電気的に並列に接続されることにより構成されている。
パワーモジュール１０１ａ、１０１ｂおよび１０１ｃは、それぞれ、直流電源（図示せず）から入力端子ＰおよびＮを介して入力される直流電力を３相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の交流電力に変換するように構成されている。そして、パワーモジュール１０１ａ、１０１ｂおよび１０１ｃは、それぞれ、上記のように変換したＵ相、Ｖ相およびＷ相の交流電力を、出力端子Ｕ、ＶおよびＷを介して外部に出力するように構成されている。なお、出力端子Ｕ、ＶおよびＷは、モータ（図示せず）などに接続されている。
パワーモジュール１０１ａは、２個の横型スイッチ素子１１ａおよび１２ａと、２個の横型スイッチ素子の各々に接続された２個の制御用スイッチ素子１３ａおよび１４ａと、２個のコンデンサ１５ａおよび１６ａと、スナバコンデンサ１７ａと、端子１８ａ、１９ａ、２０ａおよび２１ａとを含む。なお、横型スイッチ素子１１ａおよび１２ａは、共に、ノーマリオン型のスイッチ素子（ゲート電極Ｇ１ａおよびＧ２ａに印加される電圧が０Ｖのときに、ドレイン電極Ｄ１ａとソース電極Ｓ１ａとの間、および、ドレイン電極Ｄ２ａとソース電極Ｓ２ａとの間で電流が流れるように構成されたスイッチ素子）である。また、制御用スイッチ素子１３ａおよび１４ａは、共に、ノーマリオフ型のスイッチ素子（ゲート電極Ｇ３ａおよびＧ４ａに印加される電圧が０Ｖのときに、ドレイン電極Ｄ３ａとソース電極Ｓ３ａとの間、および、ドレイン電極Ｄ４ａとソース電極Ｓ４ａとの間で電流が流れないように構成されたスイッチ素子）である。また、制御用スイッチ素子１３ａおよび１４ａは、それぞれ、横型スイッチ素子１１ａおよび１２ａにカスコード接続されている。
横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）のゲート電極Ｇ１ａ（Ｇ２ａ）は、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）のソース電極Ｓ３ａ（Ｓ４ａ）に接続されている。これにより、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）は、ゲート電極Ｇ３ａ（Ｇ４ａ）に入力される制御信号に基づいてスイッチングを行うことにより、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）の駆動（スイッチング）の制御を行うように構成されている。その結果、ノーマリオン型の横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と、ノーマリオフ型の制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）とからなるスイッチ回路は、全体として、ノーマリオフ型として制御されるように構成されている。
また、上記パワーモジュール１０１ａと同様に、パワーモジュール１０１ｂも、ノーマリオン型の２個の横型スイッチ素子１１ｂおよび１２ｂと、２個の横型スイッチ素子の各々にカスコード接続されたノーマリオフ型の２個の制御用スイッチ素子１３ｂおよび１４ｂと、２個のコンデンサ１５ｂおよび１６ｂと、スナバコンデンサ１７ｂと、端子１８ｂ、１９ｂ、２０ｂおよび２１ｂとを含む。そして、ノーマリオン型の横型スイッチ素子１１ｂ（１２ｂ）と、ノーマリオフ型の制御用スイッチ素子１３ｂ（１４ｂ）とによって、ノーマリオフ型のスイッチ回路が構成されている。なお、制御用スイッチ素子１３ｂ（１４ｂ）は、ゲート電極Ｇ３ｂ（Ｇ４ｂ）に入力される制御信号に基づいてスイッチングを行うことにより、横型スイッチ素子１１ｂ（１２ｂ）のスイッチングの制御を行うように構成されている。
また、上記パワーモジュール１０１ａおよび１０１ｂと同様に、パワーモジュール１０１ｃも、ノーマリオン型の２個の横型スイッチ素子１１ｃおよび１２ｃと、２個の横型スイッチ素子の各々にカスコード接続されたノーマリオフ型の２個の制御用スイッチ素子１３ｃおよび１４ｃと、２個のコンデンサ１５ｃおよび１６ｃと、スナバコンデンサ１７ｃと、端子１８ｃ、１９ｃ、２０ｃおよび２１ｃとを含む。そして、ノーマリオン型の横型スイッチ素子１１ｃ（１２ｃ）と、ノーマリオフ型の制御用スイッチ素子１３ｃ（１４ｃ）とによって、ノーマリオフ型のスイッチ回路が構成されている。なお、制御用スイッチ素子１３ｃ（１４ｃ）は、ゲート電極Ｇ３ｃ（Ｇ４ｃ）に入力される制御信号に基づいてスイッチングを行うことにより、横型スイッチ素子１１ｃ（１２ｃ）のスイッチングの制御を行うように構成されている。
次に、図２〜図５を参照して、本実施形態によるパワーモジュール１０１ａ、１０１ｂおよび１０１ｃの具体的な構成（構造）について説明する。なお、パワーモジュール１０１ａ、１０１ｂおよび１０１ｃは、それぞれ略同様の構成を有するので、以下では、Ｕ相の電力変換を行うパワーモジュール１０１ａについてのみ説明する。
図２および図３に示すように、パワーモジュール１０１ａは、第１基板１と、２つの第２基板２および３と、２個の横型スイッチ素子１１ａおよび１２ａと、２個の制御用スイッチ素子１３ａおよび１４ａと、２個のコンデンサ１５ａおよび１６ａと、スナバコンデンサ１７ａと、端子１８ａ、１９ａ、２０ａおよび２１ａと、封止樹脂２２とを備える。なお、第２基板２および３は、「絶縁部材」の一例である。
図２および図４に示すように、第１基板１の上面（上方（Ｚ２方向）の表面）（制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）側の面）には、導電パターン３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２ａ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂ、３８ａおよび３８ｂが設けられている。図４に示すように、導電パターン３２ａ（３３ｂ）の第２基板２（３）が配置される部分には、ソルダーレジスト３２ｂ（３３ｃ）が設けられている。また、各導電パターンは、銅（熱伝導率約４００Ｗ／ｍＫ）などの金属部材により形成されている。なお、導電パターン３２ａおよび３３ｂは、「第１導電部材」の一例である。
導電パターン３１ａ、３１ｂおよび３１ｃは、第１基板１の内部で電気的に接続されている。また、導電パターン３３ａおよび３３ｂは、第１基板１の内部で電気的に接続されている。また、導電パターン３４ａおよび３４ｂは、第１基板１の内部で電気的に接続されている。また、導電パターン３５ａおよび３５ｂは、第１基板１の内部で電気的に接続されている。
また、導電パターン３６ａおよび３６ｂは、第１基板１の内部で電気的に接続されている。また、導電パターン３７ａおよび３７ｂは、第１基板１の内部で電気的に接続されている。また、導電パターン３８ａおよび３８ｂは、第１基板１の内部で電気的に接続されている。また、導電パターン３８ｂと導電パターン３３ａとは電気的に接続されている。
図２に示すように、導電パターン３１ａには、入力端子Ｐが接続されている。また、導電パターン３２ａには、出力端子Ｕが接続されている。また、導電パターン３３ａには、入力端子Ｎが接続されている。
導電パターン３４ｂには、端子１８ａが接続されている。また、導電パターン３５ｂには、端子１９ａが接続されている。また、導電パターン３６ｂには、端子２０ａが接続されている。また、導電パターン３７ｂには、端子２１ａが接続されている。
図３に示すように、導電パターン３２ａおよび３３ｂは、Ｘ方向に沿って間隔Ｄ１を隔てて配置されている。これにより、導電パターン３２ａおよび３３ｂが確実に互いに電気的に絶縁されている。
ここで、本実施形態では、第２基板２（３）は、絶縁部材（たとえば、Ｓｉ3Ｎ4（熱伝導率約２５Ｗ／ｍＫ）などのセラミック）により構成されている。また、絶縁性の第２基板２（３）は、第１基板１の各導電パターンよりも低い熱伝導率を有する。図２、図３および図５に示すように、第２基板２（３）の上方（Ｚ２方向）の表面には、導電パターン２ａ（３ａ）が設けられている。導電パターン２ａ（３ａ）は、銅などの金属部材により形成されている。
また、図２に示すように、第２基板２（３）の導電パターン２ａ（３ａ）は、平面視で（Ｚ方向から見て）、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）のＸ方向（Ｘ１方向）側に隣接して配置されている。また、図５に示すように、導電パターン２ａ（３ａ）は、平面視で、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）が配置される第１部分２０１ａ（３０１ａ）と、第１部分２０１ａ（３０１ａ）に隣接して配置される第２部分２０２ａ（３０２ａ）とを含む。詳細には、導電パターン２ａ（３ａ）は、Ｙ方向に延びるように（Ｙ方向が長手方向となるように）形成されており、第１部分２０１ａ（３０１ａ）がＹ１方向側に配置され、第２部分２０２ａ（３０２ａ）がＹ２方向側に配置されている。なお、Ｘ方向は、「第１方向」の一例である。また、Ｙ方向は、「第２方向」の一例である。
第１部分２０１ａ（３０１ａ）は、Ｙ方向において、Ｌ１の長さを有する。第２部分２０２ａ（３０２ａ）は、Ｙ方向（長手方向）において、Ｌ１よりも大きいＬ２の長さを有する。つまり、第２部分２０２ａ（３０２ａ）は、平面視において、第１部分２０１ａ（３０１ａ）よりも大きな面積を有する。
また、図３に示すように、第２基板２（３）の下方（Ｚ１方向）の表面には、導電パターン２ｂ（３ｂ）が設けられている。第２基板２（３）は、導電パターン２ｂ（３ｂ）が、第１基板１の導電パターン３２ａ（３３ｂ）に接合層を介して接続されている。詳しくは、導電パターン２ｂ（３ｂ）は、第１基板１の導電パターン３２ａ（３３ｂ）のソルダーレジスト３２ｂ（３３ｃ）（図４参照）で囲まれた部分に半田などからなる接合層を介して接続されている。
図２に示すように、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）は、第１基板１の導電パターン３２ａ（３３ｂ）上に配置されている。また、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）は、ゲート電極Ｇ１ａ（Ｇ２ａ）と、ソース電極Ｓ１ａ（Ｓ２ａ）と、ドレイン電極Ｄ１ａ（Ｄ２ａ）とがそれぞれ同じ側の面（上面（Ｚ２方向側の表面）（導電パターン３２ａ（３３ｂ）とは反対側の面）に設けられるように構成されている。つまり、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）は、駆動する際に、各電極が設けられた片側の面側を主に電流が流れるため、各電極が設けられた側の面から主に発熱する。言い換えると、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）は、各電極が設けられた側の面が発熱面となる。
また、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）は、ＧａＮ（窒化ガリウム）を含む半導体材料により構成されている。また、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）は、約２００℃の温度の耐熱性を有する。
また、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）は、図２に示すように、ドレイン電極Ｄ１ａ（Ｄ２ａ）が、第１基板１の導電パターン３１ｂ（３２ａ）に複数のワイヤ１１２（１２２）により接続されている。また、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）は、ソース電極Ｓ１ａ（Ｓ２ａ）が、第２基板２（３）の導電パターン２ａ（３ａ）に複数のワイヤ１１１（１２１）により接続されている。具体的には、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）のソース電極Ｓ１ａ（Ｓ２ａ）と、導電パターン２ａ（３ａ）の第２部分２０２ａ（３０２ａ）とは、Ｘ方向に延びる複数のワイヤ１１１（１２１）により接続されている。なお、ワイヤ１１１および１２１は、「第１ワイヤ」の一例である。
また、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）は、ゲート電極Ｇ１ａ（Ｇ２ａ）が、第１基板１の導電パターン３２ａ（３３ｂ）に複数のワイヤ１１３（１２３）により接続されている。また、図３に示すように、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）は、電極が設けられた面とは反対側（Ｚ１方向側）（導電パターン３２ａ（３３ｂ）側）の面（下面）が、第１基板１の導電パターン３２ａ（３３ｂ）の上面（Ｚ２方向側の面）（制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）側の面）に接合層を介して接続されている。つまり、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）は、発熱面を上側（Ｚ２方向側）に向けて、第１基板１の導電パターン３２ａ（３３ｂ）の上面（Ｚ２方向側の表面）に接合されている。
また、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）の下面（Ｚ１方向側の表面）は、導電パターン３２ａ（３３ｂ）の表面から、約１００μｍの高さ位置に配置されている。また、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）の上面（Ｚ２方向側の表面）は、導電パターン３２ａ（３３ｂ）の表面から、約６００μｍの高さ位置に配置されている。
制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）は、ゲート電極Ｇ３ａ（Ｇ４ａ）と、ソース電極Ｓ３ａ（Ｓ４ａ）と、ドレイン電極Ｄ３ａ（Ｄ４ａ）とを有する縦型デバイスにより構成されている。具体的には、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）は、ゲート電極Ｇ３ａ（Ｇ４ａ）およびソース電極Ｓ３ａ（Ｓ４ａ）が上方（Ｚ２方向）側に配置され、ドレイン電極Ｄ３ａ（Ｄ４ａ）が下方（Ｚ１方向）側に配置されている。また、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）は、ケイ素（Ｓｉ）を含む半導体材料により構成されている。また、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）は、約１５０℃の温度の耐熱性を有する。
ここで、本実施形態では、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）は、図３に示すように、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）が配置された導電パターン３２ａ（３３ｂ）上に第２基板２（３）を介して配置されている。詳しくは、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）は、導電パターン２ａ（３ａ）を介して第２基板２（３）上に配置されている。
また、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）の下面（Ｚ１方向側の面）（導電パターン３２ａ（３３ｂ）側の面）は、導電パターン２ａ（３ａ）の第１部分２０１ａ（３０１ａ）の上面（Ｚ２方向側の面）（導電パターン３２ａ（３３ｂ）とは反対側の面）に半田などの接合層を介して接合されている。つまり、第１基板１、導電パターン３２ａ（３３ｂ）、第２基板２（３）および制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）は、Ｚ２方向に向かってこの順番で積層するように配置されている。
また、図５に示すように、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）は、導電パターン２ａ（３ａ）のＹ方向における端子１８ａおよび１９ａ（２０ａおよび２１ａ）側（Ｙ１方向側）の端部近傍に設けられた第１部分２０１ａ（３０１ａ）に配置されている。また、図３に示すように、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）は、Ｘ方向において、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と、間隔Ｄ２を隔てて配置されている。
また、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）は、図２および図３に示すように、ドレイン電極Ｄ３ａ（Ｄ４ａ）が、第２基板２（３）の導電パターン２ａ（３ａ）に半田などからなる接合層を介して接続されている。また、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）は、ソース電極Ｓ３ａ（Ｓ４ａ）が、第１基板１の導電パターン３２ａおよび３５ａ（３３ｂおよび３７ａ）に、それぞれ、銅やアルミニウムなどからなるワイヤ１３１および１３２（１４１および１４２）を介して接続されている。
つまり、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）のソース電極Ｓ３ａ（Ｓ４ａ）は、導電パターン２ａ（３ａ）のＹ１方向側に離間して配置された端子１９ａ（２１ａ）とワイヤ１３２（１４２）により接続されている。なお、ワイヤ１３２および１４２は、「第２ワイヤ」の一例である。
また、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）は、ゲート電極Ｇ３ａ（Ｇ４ａ）が、第１基板１の導電パターン３４ａ（３６ａ）に銅やアルミニウムなどからなるワイヤ１３３（１４３）を介して接続されている。つまり、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）のゲート電極Ｇ３ａ（Ｇ４ａ）は、導電パターン２ａ（３ａ）のＹ１方向側に離間して配置された端子１８ａ（２０ａ）とワイヤ１３３（１４３）により接続されている。なお、ワイヤ１３３および１４３は、「第２ワイヤ」の一例である。
また、図３に示すように、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）は、導電パターン３２ａ（３３ｂ）と高さ方向（Ｚ方向）において間隔Ｄ３（たとえば、約１０００μｍ）を隔てて配置されている。つまり、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）の下面（Ｚ１方向側の表面）は、導電パターン３２ａ（３３ｂ）の表面から、約１０００μｍの高さ位置に配置されている。したがって、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）の下面（Ｚ１方向側の面）は、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）の下面（Ｚ１方向側の面）（高さ約１００μｍ）よりも高い位置に配置されている。また、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）の下面（Ｚ１方向側の面）は、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）の上面（Ｚ２方向側の面）（高さ約６００μｍ）よりも高い位置に配置されている。
また、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）との平面視における（Ｚ方向から見た）間隔Ｄ２は、導電パターン３２ａ（３３ｂ）と制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）との高さ方向（Ｚ方向）における間隔Ｄ３よりも小さい。つまり、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）とは、高さ方向（Ｚ方向）において離間させることにより絶縁しているため、平面視における方向（Ｘ方向）の間隔を小さくすることが可能である。
また、導電パターン３２ａ（３３ｂ）における横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）との平面視における（Ｚ方向から見た）間隔Ｄ２は、導電パターン３２ａおよび３３ｂ間の平面視における間隔Ｄ１よりも小さい。
図２に示すように、コンデンサ１５ａおよび１６ａは、ノイズを抑制する為に設けられている。また、コンデンサ１５ａおよび１６ａは、ＭＯＳゲートコンデンサにより構成されている。また、コンデンサ１５ａ（１６ａ）は、第１基板１の導電パターン３４ｂ（３６ｂ）と、導電パターン３５ｂ（３７ｂ）とを接続するように配置されている。
スナバコンデンサ１７ａは、図２に示すように、第１基板１の導電パターン３１ｃと、導電パターン３８ａとを接続するように配置されている。
封止樹脂２２は、第１基板１の上側（Ｚ２方向側）に充填されている。つまり、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）および制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ)は、封止樹脂２２により封止されている。また、封止樹脂２２は、高耐熱性を有する。また、封止樹脂２２は、たとえば、エポキシ系の樹脂により構成されている。また、封止樹脂２２は、絶縁性の材料により構成されている。
本実施形態では、上記のように、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）の駆動を制御する制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）を、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）が配置された導電パターン３２ａ（３３ｂ）上に第２基板２（３）を介して配置することによって、第２基板２（３）を介する分、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）から発生する熱が制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）に伝わるのを抑制することができるので、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）の電気的特性が低下するのを抑制することができる。その結果、パワーモジュール１０１ａの電力変換機能が低下することを抑制することができる。また、第２基板２（３）により、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）とを確実に絶縁することができるので、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）との平面視における（Ｚ方向から見た）間隔を小さくすることができる。その結果、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）とを接続するためのワイヤ１１１（１２１）の長さを小さくしてインピーダンスを低減することができるとともに、平面視におけるパワーモジュール１０１ａの面積を小型化することができる。
また、本実施形態では、上記のように、第２基板２（３）上には、導電パターン２ａ（３ａ）を介して制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）が配置されている。これにより、導電パターン２ａ（３ａ）により、容易に制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）に配線することができる。
また、本実施形態では、上記のように、導電パターン２ａ（３ａ）は、平面視で（Ｚ方向から見て）、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）が配置される第１部分２０１ａ（３０１ａ）と、第１部分２０１ａ（３０１ａ）に隣接して配置される第２部分２０２ａ（３０２ａ）とを有し、第２部分２０２ａ（３０２ａ）は、平面視において（Ｚ方向から見て）、第１部分２０１ａ（３０１ａ）よりも大きな面積を有する。これにより、第１部分２０１ａ（３０１ａ）よりも大きい第２部分２０２ａ（３０２ａ）から制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）で発生した熱および横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）から伝達された熱を容易に放熱することができる。
また、本実施形態では、上記のように、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と、導電パターン２ａ（３ａ）の第２部分２０２ａ（３０２ａ）とを、ワイヤ１１１（１２１）により接続することによって、第２部分２０２ａ（３０２ａ）と、ワイヤ１１１（１２１）とを用いて、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）とを容易にカスコード接続することができる。
また、本実施形態では、上記のように、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と、導電パターン２ａ（３ａ）の第２部分２０２ａ（３０２ａ）とを、複数のワイヤ１１１（１２１）により接続することによって、配線（ワイヤ１１１（１２１）によるインピーダンスを低減するとともに、必要な電流容量を容易に確保することができる。
また、本実施形態では、上記のように、導電パターン２ａ（３ａ）を、平面視で（Ｚ方向から見て）、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）に対してＸ方向に隣接するとともに、Ｙ方向が長手方向となるように設け、導電パターン２ａ（３ａ）の第１部分２０１ａ（３０１ａ）および第２部分２０２ａ（３０２ａ）を、Ｙ方向に隣接するように配置し、導電パターン２ａ（３ａ）の第２部分２０２ａ（３０２ａ）と横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）とを、Ｘ方向に延びるワイヤ１１１（１２１）により接続する。これにより、Ｘ方向に延びるワイヤ１１１（１２１）が接続される第２部分２０２ａ（３０２ａ）がＹ方向に延びているので、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）および制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）をカスコード接続する際の、ワイヤ１１１（１２１）の長さが大きくなるのを抑制することができる。これによっても、配線（ワイヤ１１１（１２１）によるインピーダンスを低減することができる。
また、本実施形態では、上記のように、導電パターン２ａ（３ａ）の第２部分２０２ａ（３０２ａ）の長手方向（Ｙ方向）の長さＬ２を、第１部分２０１ａ（３０１ａ）の長手方向（Ｙ方向）の長さＬ１よりも大きくすることによって、複数のワイヤ１１１（１２１）を第２部分２０２ａ（３０２ａ）に接続する際の自由度を大きくすることができる。また、第２部分２０２ａ（３０２ａ）の面積を第１部分２０１ａ（３０１ａ）の面積よりも容易に大きくすることができる。
また、本実施形態では、上記のように、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）を、導電パターン２ａ（３ａ）のＹ方向における端子１８ａおよび１９ａ（２０ａおよび２１ａ）側の端部近傍に設けられた第１部分２０１ａ（３０１ａ）に配置するとともに、端子１８ａおよび１９ａ（２０ａおよび２１ａ）と、それぞれ、ワイヤ１３３および１３２（１４３および１４２）により接続する。これにより、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）と、端子１８ａおよび１９ａ（２０ａおよび２１ａ）との距離が大きくなるのを抑制することができるので、ワイヤ１３３および１３２（１４３および１４２）の長さを小さくして、配線（ワイヤ１３３および１３２（１４３および１４２））によるインピーダンスを低減することができる。
また、本実施形態では、上記のように、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）の下面（Ｚ１方向側の面）を、導電パターン２ａ（３ａ）の第１部分２０１ａ（３０１ａ）の上面（Ｚ２方向側の面）に接合する。これにより、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）とを容易にカスコード接続することができる。
また、本実施形態では、上記のように、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）は、上面側（Ｚ２方向側）に設けられたソース電極Ｓ１ａ（Ｓ２ａ）、ドレイン電極Ｄ１ａ（Ｄ２ａ）およびゲート電極Ｇ１ａ（Ｇ２ａ）を含むとともに、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）の下面（Ｚ１方向側の面）が、導電パターン３２ａ（３３ｂ）の上面（Ｚ２方向側の面）に接合されている。これにより、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）の各電極が設けられた発熱面（上面）とは反対側の面（下面）が、導電パターン３２ａ（３３ｂ）と接合されるので、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）から発生する熱が、導電パターン３２ａ（３３ｂ）を介して制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）に伝わるのを抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、導電パターン３２ａ（３３ｂ）が上面（Ｚ２方向側の面）に配置された第１基板１を設けることによって、第１基板１に導電パターン３２ａ（３３ｂ）や配線パターンなどを一括して容易に形成することができる。
また、本実施形態では、上記のように、第１基板１、導電パターン３２ａ（３３ｂ）、絶縁部材からなる第２基板２（３）および制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）を、Ｚ２方向に向かってこの順番で積層することによって、電力変換機能の低下を抑制することが可能なパワーモジュール１０１ａ（３相インバータ装置１００）を容易に組み立てることができる。
また、本実施形態では、上記のように、絶縁部材からなる絶縁性の第２基板２（３）を、導電パターン３２ａ（３３ｂ）よりも低い熱伝導率を有するように構成することによって、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）から発生する熱が、導電パターン３２ａ（３３ｂ）を介して制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）に伝わるのを効果的に抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）の下面（Ｚ１方向側の面）を、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）の下面（Ｚ１方向側の面）よりも高い位置（Ｚ２方向側）に配置することによって、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）と、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）とを高さ方向（Ｚ方向）に離間させることができるので、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）と、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）とを高さ方向（Ｚ方向）に離間させてより確実に絶縁しつつ、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）から発生する熱が、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）に伝わるのを効果的に抑制することができる。また、高さ方向に離間させることにより、その分、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）と、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）との隣接する方向（Ｘ方向）の間隔を小さくすることができるので、平面視におけるパワーモジュール１０１ａの面積（平面積）を小さくすることができる。
また、本実施形態では、上記のように、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）の下面（Ｚ１方向側の面）を、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）の上面（Ｚ２方向側の面）よりも高い位置に配置することによって、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）と、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）とを高さ方向（Ｚ方向）により離間させることができる。
また、本実施形態では、上記のように、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）との平面視における（Ｚ方向から見た）間隔Ｄ２を、導電パターン３２ａ（３３ｂ）と制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）との高さ方向（Ｚ方向）における間隔Ｄ３よりも小さくする。この場合、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）との絶縁距離を高さ方向（Ｚ方向）に確保することができるので、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）との平面視における（Ｚ方向から見た）間隔を小さくすることができる。その結果、平面視におけるパワーモジュール１０１ａの面積（平面積）を容易に小さくすることができる。
また、本実施形態では、上記のように、導電パターン３２ａ（３３ｂ）における横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）との平面視における（Ｚ方向から見た）間隔Ｄ２を、導電パターン３２ａおよび３３ｂ間の平面視における間隔Ｄ１よりも小さくする。これにより、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）とを同一の導電パターン３２ａ（３３ｂ）上に配置して、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）と制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）との平面視における（Ｚ方向から見た）間隔を小さくすることができる。その結果、平面視におけるパワーモジュール１０１ａの面積を容易に小さくすることができる。
また、本実施形態では、上記のように、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）および制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）を、絶縁性の封止樹脂２２により封止することによって、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）および制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）に異物が侵入するのを抑制しつつ、絶縁の信頼性を高めることができる。
また、本実施形態では、上記のように、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）を、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）にカスコード接続することによって、制御用スイッチ素子１３ａ（１４ａ）のゲート電極Ｇ３ａ（Ｇ４ａ）に入力される制御信号に基づいてスイッチングを行うことにより、横型スイッチ素子１１ａ（１２ａ）のスイッチングの制御を容易に行うことができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記実施形態では、電力変換装置の一例として３相インバータ装置を示したが、３相インバータ装置以外の電力変換装置であってもよい。
また、上記実施形態では、ノーマリオン型の横型スイッチ素子を用いる例を示したが、ノーマリオフ型の横型スイッチ素子を用いてもよい。
また、上記実施形態では、横型スイッチ素子は、ＧａＮ（窒化ガリウム）を含む半導体材料により構成されている例を示したが、横型スイッチ素子は、ＧａＮ以外のＩＩＩ−Ｖ族の材料や、Ｃ（ダイヤモンド）などのＩＶ族の材料により構成されていてもよい。
また、上記実施形態では、横型スイッチ素子と、制御用スイッチ素子とが、平面視において、離間している構成の例を示したが、横型スイッチ素子と、制御用スイッチ素子とが適切に絶縁（たとえば、高さ方向において離間）されていれば、横型スイッチ素子と、制御用スイッチ素子とが、平面視において、離間していなくてもよい。たとえば、横型スイッチ素子と、制御用スイッチ素子とが、絶縁部材または空間を介して平面視において、重なって配置されていてもよい。
また、上記実施形態では、制御用スイッチ素子の下面が、横型スイッチ素子の上面よりも高い位置に配置されている例を示したが、制御用スイッチ素子の下面が、横型スイッチ素子の少なくとも下面よりも高い位置に配置されていればよい。
また、上記実施形態では、絶縁部材として第２基板を用いる構成の例を示したが、絶縁部材は基板以外を用いてもよい。たとえば、絶縁性の板、膜または樹脂などを用いてもよい。
また、上記実施形態では、絶縁部材としてＳｉ3Ｎ4セラミックからなる第２基板を用いたが、Ｓｉ3Ｎ4以外のセラミック基板やセラミック以外の絶縁材料からなる絶縁基板（絶縁部材）を用いてもよい。
１ 第１基板
２、３ 第２基板（絶縁部材）
２ａ、３ａ 導電パターン（第２導電部材）
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 横型スイッチ素子
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 制御用スイッチ素子
１８ａ、１９ａ、２０ａ、２１ａ 端子
２２ 封止樹脂
３２ａ、３３ｂ 導電パターン（第１導電部材）
１００ ３相インバータ装置（電力変換装置）
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ パワーモジュール（電力変換装置）
１１１、１２１ ワイヤ（第１ワイヤ）
１３２、１３３、１４２、１４３ ワイヤ（第２ワイヤ）
２０１ａ、３０１ａ 第１部分
２０２ａ、３０２ａ 第２部分
Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃ、Ｄ２ａ、Ｄ２ｂ、Ｄ２ｃ ドレイン電極（電極）
Ｇ１ａ、Ｇ１ｂ、Ｇ１ｃ、Ｇ２ａ、Ｇ２ｂ、Ｇ２ｃ ゲート電極（電極）
Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃ、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ２ｃ ソース電極（電極）

Claims (20)

  1. 第１導電部材（３２ａ、３３ｂ）上に配置される横型スイッチ素子（１１ａ〜１１ｃ、１２ａ〜１２ｃ）と、
    前記第１導電部材上に絶縁部材（２、３）を介して配置され、前記横型スイッチ素子に接続されるとともに、前記横型スイッチ素子の駆動を制御する制御用スイッチ素子（１３ａ〜１３ｃ、１４ａ〜１４ｃ）とを備える、電力変換装置。
  2. 前記絶縁部材上には、第２導電部材（２ａ、３ａ）を介して前記制御用スイッチ素子が配置されている、請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 前記第２導電部材は、平面視で、前記制御用スイッチ素子が配置される第１部分（２０１ａ、３０１ａ）と、前記第１部分に隣接して配置される第２部分（２０２ａ、３０２ａ）とを有し、
    前記第２部分は、平面視において、前記第１部分よりも大きな面積を有する、請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 前記横型スイッチ素子と、前記第２導電部材の前記第２部分とは、第１ワイヤ（１１１、１２１）により接続されている、請求項３に記載の電力変換装置。
  5. 前記横型スイッチ素子と、前記第２導電部材の前記第２部分とは、複数の第１ワイヤにより接続されている、請求項４に記載の電力変換装置。
  6. 前記第２導電部材は、平面視で、前記横型スイッチ素子に対して第１方向に隣接するとともに、前記第１方向と交差する第２方向が長手方向となるように設けられており、
    前記第２導電部材の前記第１部分および前記第２部分は、前記第２方向に隣接するように配置されており、
    前記第２導電部材の前記第２部分と前記横型スイッチ素子とは、前記第１方向に延びる前記第１ワイヤにより接続されている、請求項４または５に記載の電力変換装置。
  7. 前記第２導電部材の前記第２部分の長手方向の長さは、前記第２方向において、前記第１部分の長手方向の長さよりも大きい、請求項６に記載の電力変換装置。
  8. 前記第２導電部材から前記第２方向側に離間して配置された端子（１８ａ〜２１ａ）をさらに備え、
    前記制御用スイッチ素子は、前記第２導電部材の前記第２方向における前記端子側の端部近傍に設けられた前記第１部分に配置されているとともに、前記端子と第２ワイヤ（１３２、１３３、１４２、１４３）により接続されている、請求項６または７に記載の電力変換装置。
  9. 前記制御用スイッチ素子の前記第１導電部材側の面は、前記第２導電部材の前記第１部分の前記第１導電部材とは反対側の面に接合されている、請求項３〜８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  10. 前記横型スイッチ素子は、前記第１導電部材とは反対側の面に設けられた電極（Ｄ１ａ〜Ｄ１ｃ、Ｄ２ａ〜Ｄ２ｃ、Ｇ１ａ〜Ｇ１ｃ、Ｇ２ａ〜Ｇ２ｃ、Ｓ１ａ〜Ｓ１ｃ、Ｓ２ａ〜Ｓ２ｃ）を含むとともに、前記横型スイッチ素子の前記第１導電部材側の面が、前記第１導電部材の前記制御用スイッチ素子側の面に接合されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  11. 前記第１導電部材が前記制御用スイッチ素子側の面に設けられた第１基板をさらに備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  12. 前記第１基板、前記第１導電部材、前記絶縁部材および前記制御用スイッチ素子は、この順番で積層されている、請求項１１に記載の電力変換装置。
  13. 前記絶縁部材は、絶縁性の第２基板（２、３）を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  14. 絶縁性の前記第２基板は、前記第１導電部材よりも低い熱伝導率を有する、請求項１３に記載の電力変換装置。
  15. 前記制御用スイッチ素子の前記第１導電部材側の面は、前記横型スイッチ素子の少なくとも前記第１導電部材側の面よりも高い位置に配置されている、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  16. 前記制御用スイッチ素子の前記第１導電部材側の面は、前記横型スイッチ素子の前記第１導電部材とは反対側の面よりも高い位置に配置されている、請求項１５に記載の電力変換装置。
  17. 前記横型スイッチ素子と前記制御用スイッチ素子との平面視における間隔は、前記第１導電部材と前記制御用スイッチ素子との高さ方向における間隔よりも小さい、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  18. 前記第１導電部材は、平面視で、互いに所定の間隔を隔てて複数設けられており、
    複数の前記第１導電部材における前記横型スイッチ素子と前記制御用スイッチ素子との平面視における間隔は、隣接する前記第１導電部材間の平面視における間隔よりも小さい、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  19. 前記横型スイッチ素子および前記制御用スイッチ素子は、封止樹脂（２２）により封止されている、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  20. 前記制御用スイッチ素子は、前記横型スイッチ素子にカスコード接続されている、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
JP2015507713A 2013-03-25 2013-03-25 電力変換装置 Pending JPWO2014155486A1 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2013/058571 WO2014155486A1 (ja) 2013-03-25 2013-03-25 電力変換装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2014155486A1 true JPWO2014155486A1 (ja) 2017-02-16

Family

ID=51622578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015507713A Pending JPWO2014155486A1 (ja) 2013-03-25 2013-03-25 電力変換装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160006370A1 (ja)
JP (1) JPWO2014155486A1 (ja)
CN (1) CN105191131A (ja)
WO (1) WO2014155486A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112016006651T5 (de) * 2016-03-25 2018-12-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Schaltnetzteilvorrichtung
JP6846206B2 (ja) * 2017-01-16 2021-03-24 富士電機株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP6352555B1 (ja) * 2017-06-19 2018-07-04 新電元工業株式会社 半導体装置
JP6918955B2 (ja) * 2017-10-03 2021-08-11 新電元工業株式会社 半導体モジュール及びスイッチング電源装置
CN110277383A (zh) * 2019-05-30 2019-09-24 同辉电子科技股份有限公司 一种减小GaN HEMT功率模块封装寄生电感的DBC板布局方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008198735A (ja) * 2007-02-09 2008-08-28 Sanken Electric Co Ltd 整流素子を含む複合半導体装置
JP2011067051A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Sharp Corp インバータと、それを用いた電気機器および太陽光発電装置
JP2012222360A (ja) * 2011-04-11 2012-11-12 Internatl Rectifier Corp Ｉｉｉ−ｖ族トランジスタとｉｖ族横型トランジスタを含む積層複合デバイス
JP2013045979A (ja) * 2011-08-25 2013-03-04 Advanced Power Device Research Association 半導体デバイスパッケージ及び半導体デバイスパッケージの製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4317825B2 (ja) * 2005-02-25 2009-08-19 三菱重工業株式会社 インバータ装置
JP4905254B2 (ja) * 2007-05-25 2012-03-28 トヨタ自動車株式会社 コンデンサ一体バスバーの製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008198735A (ja) * 2007-02-09 2008-08-28 Sanken Electric Co Ltd 整流素子を含む複合半導体装置
JP2011067051A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Sharp Corp インバータと、それを用いた電気機器および太陽光発電装置
JP2012222360A (ja) * 2011-04-11 2012-11-12 Internatl Rectifier Corp Ｉｉｉ−ｖ族トランジスタとｉｖ族横型トランジスタを含む積層複合デバイス
JP2013045979A (ja) * 2011-08-25 2013-03-04 Advanced Power Device Research Association 半導体デバイスパッケージ及び半導体デバイスパッケージの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105191131A (zh) 2015-12-23
US20160006370A1 (en) 2016-01-07
WO2014155486A1 (ja) 2014-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6188902B2 (ja) 電力用半導体モジュール及び電力変換装置
US9905541B2 (en) Semiconductor module with bus bar including stacked wiring layers
JP3633432B2 (ja) 半導体装置及び電力変換装置
JP5867472B2 (ja) 電力変換装置
JP4561874B2 (ja) 電力変換装置
JP3723869B2 (ja) 半導体装置
JP6337394B2 (ja) 半導体装置
WO2014155486A1 (ja) 電力変換装置
US10027094B2 (en) Power module, power converter and drive arrangement with a power module
JP6583072B2 (ja) 半導体モジュール
JPWO2014033857A1 (ja) 電力変換装置
JP6044703B2 (ja) 電力変換装置
JP4356434B2 (ja) ３レベルインバータ回路
CN110622307B (zh) 半导体模块以及电力变换装置
CN112992845A (zh) 功率模块及其制造方法
JP6123722B2 (ja) 半導体装置
JP6835245B2 (ja) 半導体装置
JP2017169344A (ja) 電力変換装置
WO2022038831A1 (ja) パワー半導体モジュールおよび電力変換装置
WO2024013857A1 (ja) 半導体装置および電力変換装置
JP2019161085A (ja) 電力変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170418