パワーモジュール
【課題】半導体素子の寄生容量と、半導体素子同士を接続するワイヤのインダクタンスとの間の共振で発生するノイズを低減し得るパワーモジュールを提供する。
【解決手段】複数の半導体素子（１１、１２）と、複数の半導体素子（１１、１２）を接続するワイヤ（３６、３７、３９）と、ループコイル（５２）及び磁性体（５３）からなるノイズ吸収体（５１）とを有し、このノイズ吸収体（５１）を複数の半導体素子（１１、１２）の少なくとも１つの近傍に配置すると共に、ループコイル（５２）のループ面を、複数の半導体素子（１１、１２）を接続するワイヤのうちノイズが発生するワイヤ（３６、３７）の少なくとも１つに沿わせて配置する。
【解決手段】複数の半導体素子（１１、１２）と、複数の半導体素子（１１、１２）を接続するワイヤ（３６、３７、３９）と、ループコイル（５２）及び磁性体（５３）からなるノイズ吸収体（５１）とを有し、このノイズ吸収体（５１）を複数の半導体素子（１１、１２）の少なくとも１つの近傍に配置すると共に、ループコイル（５２）のループ面を、複数の半導体素子（１１、１２）を接続するワイヤのうちノイズが発生するワイヤ（３６、３７）の少なくとも１つに沿わせて配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はパワーモジュール（電力変換器）の電磁両立性に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パワーモジュールからの放射ノイズを低減するため、半導体素子から引き出された電極を個別のノイズ吸収体で囲み、かつ、ノイズ吸収体を半導体素子保護用のゲル質の封止材中に埋設する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０７４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、パワーモジュール内で複数の半導体素子を接続する構成においては、半導体素子の寄生容量と、半導体素子同士を接続するワイヤのインダクタンスとの間の共振でノイズが発生する。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、このノイズに対して、ノイズを低減する効果がないという問題点がある。
【０００６】
そこで本発明は、半導体素子の寄生容量と、半導体素子同士を接続するワイヤのインダクタンスとの間の共振で発生するノイズを低減し得るパワーモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のパワーモジュールは、複数の半導体素子と、これら複数の半導体素子を接続するワイヤと、ループコイル及び磁性体からなるノイズ吸収体とを有している。そして、このノイズ吸収体を前記複数の半導体素子の少なくとも１つの近傍に配置すると共に、前記ループコイルのループ面を、前記複数の半導体素子を接続するワイヤのうちノイズが発生するワイヤの少なくとも１つに沿わせて配置している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ループコイルはノイズ源となる共振回路（複数の半導体素子の寄生容量と、半導体素子同士を接続するワイヤインダクタンスとからなる回路）に磁気的に結合し、磁性体の抵抗分によってノイズ成分を減衰することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態のモータ駆動用３相インバータの回路図である。
【図２】第１実施形態の１つのパワーモジュールの一部の実装状態での概略断面図である。
【図３】第１実施形態の１つのパワーモジュールの一部の実装状態での素子配置を示す概略平面図である。
【図４】１つのパワーモジュールの回路動作図である。
【図５】パワーモジュール内部でのノイズの発生を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】ノイズ源となる共振回路の等価回路図である。
【図７】第２実施形態の１つのパワーモジュールの一部の実装状態での概略断面図である。
【図８】第２実施形態の１つのパワーモジュールの一部の実装状態での素子配置を示す概略平面図である。
【図９】第３実施形態の１つのパワーモジュールの一部の実装状態での概略断面図である。
【図１０】第３実施形態の１つのパワーモジュールの一部の実装状態での素子配置を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るパワーモジュール１０を備えたモータ駆動用３相インバータ１４の回路図である。図１に示すように、１つのパワーモジュール１０は、スイッチング素子としてのＩＧＢＴ（Insuated Gate Bipolar Transistor）１１及び整流素子としての還流ダイオード１２を有し、各還流ダイオード１２は、各ＩＧＢＴ１１と逆並列に接続されている。このパワーモジュール１０は、交流モータ１３を駆動するための３相インバータ１４の１相分（１アーム分）である。直流電源１５の電力は、平滑用のコンデンサ１６と３個のパワーモジュール１０により、自動車用の交流モータ１３を駆動する３相交流電力に変換される。
【００１２】
詳細には、インバータには、交流モータ１３とインバータ１４を接続する外部バスバー（出力側）２１、直流電源１５とインバータ１４を接続する外部バスバー（Ｐ側）２２及び外部バスバー（Ｎ側）２３を備えている。１つのパワーモジュール１０には、外部バスバー（出力側）２１と接続する出力電極２４、外部バスバー（Ｐ側）２２と接続するＰ型電極２５及び外部バスバー（Ｎ側）２３と接続するＮ型電極２６を備えている。
【００１３】
図２は１つのパワーモジュール１０の一部の実装状態での概略断面図、図３は１つのパワーモジュール１０の一部の実装状態での素子配置を示す概略平面図である。図１には３つのパワーモジュール１０が示されているが、各パワーモジュール１０の構成は３つとも同じである。図２においては上方が鉛直上方であるとする。従って、全体として平板状のパワーモジュール１０は水平な位置に置かれている。なお、図３においては、図２に示した封止材４０及び樹脂蓋４１を取り去った状態を示している。
【００１４】
図１の回路図においては１つのパワーモジュール１０について、ＩＧＢＴ１１と還流ダイオード１２とを逆並列に接続した複数の半導体素子（この複数の半導体素子を以下「複数半導体素子」という。）が上下に２つ並んでいる。一方、図３に示す実装状態では、図１に示した上下２つの複数半導体素子の一方（１つのパワーモジュール１０の一部）について、３つのＩＧＢＴ１１ａ〜１１ｃと、３つの還流ダイオード１２ａ〜１２ｃとが用いられている。すなわち、図３において３つの複数半導体素子を縦方向にほぼ等間隔で並べ、これら３つの複数半導体素子を電気的に並列接続している。図示しないが、図３の下方（あるいは上方）には図１に示した上下２つの複数半導体素子の他方について、３つのＩＧＢＴと３つの還流ダイオードとが用いられている。このように、複数半導体素子を３つ並列接続している理由は、パワーモジュール１０の電流容量をアップするためである。並列接続する複数半導体の数は３つに限定されるものでない。
【００１５】
図２に示す実装状態では、１つのＩＧＢＴ１１及び１つの還流ダイオード１２だけが見えている。図２において「複数半導体素子」といった場合、図３の上段に位置する複数半導体素子１１ａ、１２ａ、中段に位置する複数半導体素子１１ｂ、１２ｂ、下段に位置する複数半導体素子１１ｃ、１２ｃの３つのうちのいずれか１つを意味している。図２において他の部材（３６、３７、３８、３９）及び後述するノイズ吸収体５１についても同様である。
【００１６】
図２から説明する。１つのパワーモジュール１０は、ベースプレート３１、出力電極、Ｐ型電極及びＮ型電極を有するセラミック基板３２、樹脂ケース３３、セラミック基板３２の鉛直上部に配置（実装）される複数半導体素子１１、１２などから構成される。これら複数半導体素子１１、１２を冷却する目的で冷却器（図示しない）も備えられている。
【００１７】
ＩＧＢＴ１１のコレクタ端子及び還流ダイオード１２のカソード端子は、その鉛直下端が図示しないハンダによってセラミック基板３２の出力電極に電気的に導通可能に接合される。また、ＩＧＢＴ１１のエミッタ端子はボンディングワイヤ３６によりセラミック基板３２のＮ型電極に接合される。還流ダイオード１２のアノード端子もボンディングワイヤ３７によりセラミック基板３２のＮ型電極に電気的に導通可能に接合される。さらにベースプレート３１の外周に立設されている樹脂ケース３３に外部端子３８が固定され、この外部端子３８とＩＧＢＴ１１のベース端子とがボンディングワイヤ３９により接続されている。以下、ボンディングワイヤ３６を「エミッタ接続ワイヤ」ともいう。ボンディングワイヤ３７を「アノード接続ワイヤ」ともいう。
【００１８】
複数半導体素子１１、１２の表面が空気中の湿気や酸素に触れて酸化したり腐食したりしないように、ゲル状の樹脂である封止材４０によって樹脂ケース３３内部が封止され、樹脂蓋４１によって鉛直上部が蓋をされている。
【００１９】
このように、インバータ１４の主回路を構成する複数半導体素子１１、１２を配置し、ボンディングワイヤ３６、３７、３９によって接続端子への配線を施し樹脂材等で封止したものがパワーモジュール１０である。このパワーモジュール１０を複数組合せてインバータ１４を構成する。外部バスバー（出力側）２１に流れる電流をＩＧＢＴ１１でスイッチングして、インバータ１４が出力する電流をコントロールする。
【００２０】
この場合に、複数半導体素子１１、１２に寄生する容量（寄生容量）と、複数半導体素子１１、１２を接続するボンディングワイヤ３６、３７のインダクタンスとで共振する回路（この回路網を、以下「共振回路」という。）が存在する。このため、ＩＧＢＴ１１がスイッチングすると、複数半導体素子１１、１２の寄生容量とボンディングワイヤ３６、３７のインダクタンスと間の共振でノイズが発生し、周囲に放射される。放射ノイズが発生すると、パワーモジュール１０を組み合わせて構成されるインバータ１４が電気自動車やハイブリッド車のモータ駆動用に用いられているときには、電子機器（車載環境ではラジオ）に悪影響を与えることが懸念される。
【００２１】
この問題に対処するため、半導体素子から引き出された電極を個別のノイズ吸収体で囲み、かつノイズ吸収体を半導体素子素子保護用のゲル質の封止材中に埋設することで、放射ノイズを低減させる従来技術がある。
【００２２】
しかしながら、従来技術を本実施形態のパワーモジュール１０に適用しても、複数半導体素子１１、１２の寄生容量と、複数半導体素子１１、１２を接続するボンディングワイヤの３６、３７のインダクタンスとの間の共振で発生するノイズを低減する効果が無い。なぜなら、従来技術の場合、複数半導体素子１１、１２から引き出された電極を個別のノイズ吸収体で囲んだとしても、複数半導体素子１１、１２を接続するボンディングワイヤ３６、３７は、前記電極を経由しないので、ノイズ低減効果がないためである。
【００２３】
そこで本発明の第１実施形態では、ノイズ吸収体５１をループコイル５２とフェライトビーズ５３（磁性体）から構成する。このノイズ吸収体５１をＩＧＢＴ１１と還流ダイオード１２の少なくとも一方の近傍に配置する。さらに、ループコイル５２のループ面を、複数半導体素子１１、１２を接続するワイヤのうちノイズが発生するボンディングワイヤ３６、３７の少なくとも一方に沿わせて配置する。
【００２４】
具体的に説明する。複数半導体素子１１、１２を接続するボンディングワイヤのうちノイズが発生するボンディングワイヤは、ＩＧＢＴ１１のエミッタ接続ワイヤ３６、還流ダイオード１２のアノード接続ワイヤ３７の２つある。いずれのワイヤ３６、３７とも５本ずつあり、図２に示したように鉛直上方に向けて凸の曲線を描いているため、これら５本ずつのエミッタ接続ワイヤ３６及びアノード接続ワイヤ３７よりノイズが周囲に放射される。
【００２５】
図３においては３つの複数半導体素子が並列接続されているので、３つのエミッタ接続ワイヤ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ及び３つのアノード接続ワイヤ３７ａ、３７ｂ、３７ｃより、ＩＧＢＴ１１のスイッチング動作に伴ってノイズが周囲に放射される。このため、図３において上方に位置する第１ＩＧＢＴ１１ａのエミッタ接続ワイヤ３６ａと、中央に位置する第２ＩＧＢＴ１１ｂのエミッタ接続ワイヤ３６ｂとの間であってセラミック基板３２上に、第１のノイズ吸収体５１ａを配置する。図３において第２ＩＧＢＴ１１ｂのエミッタ接続ワイヤ３６ｂと下方に位置する第３ＩＧＢＴ１１ｃのエミッタ接続ワイヤ３６ｃとの間であってセラミック基板３２上に、第２のノイズ吸収体５１ｂを配置する。第１、第２の２つのノイズ吸収体５１ａ、５１ｂの構成は同じである。このように複数半導体素子１１、１２を隣り合うように３つ配置している場合には、ノイズ吸収体を隣り合う２つのＩＧＢＴ（エミッタ接続ワイヤ）の間に配置することで、隣り合うエミッタ接続ワイヤから発生するノイズを共に効率よく減衰させることができる。
【００２６】
次に、ループコイル５２のループ面を、ＩＧＢＴ１１のエミッタ接続ワイヤ３６に沿わせて配置する。ここで、「ループコイル」とは、導線が複数回螺旋状に巻かれているものではなく、導線が１つの輪縄状になっているものをいう。ループコイルの「ループ面」とは、１つの輪縄状の導線によって形成される面のことをいう。ここでのループ面は円形状に形成されているが、ループ面の形状が円形状に限定されるものではない。
【００２７】
ループ面をエミッタ接続ワイヤに「沿わせて」とは、ループ面の一方の端（例えば図２で右端）とエミッタ接続ワイヤとの最短距離と、ループ面の他方の端（例えば図２で左端）とエミッタ接続ワイヤとの最短距離とがほぼ同じになるようにすることである。このため、図３においては、ループコイル５２ａ、５２ｂのループ面は隣り合う各エミッタ接続ワイヤ３６ａ〜３６ｃと平行な位置関係にある。
【００２８】
ループコイル５２は、ノイズ源となる共振回路に磁気結合を促すことと、フェライトビーズ５３の両端を短絡し、フェライトビーズ５３の抵抗分によってノイズ成分を熱に変換して減衰させることを目的として設けている。なお、フェライトビーズ５３の両端（図２で左右端）には入出力端子（図示しない）を有している。
【００２９】
磁性体としてのフェライトビーズ５３は、ノイズ源から発生する磁界を集約させることを目的として、それに加えてループコイル１２によって磁気結合したノイズ成分を、それ自体が持つ抵抗分により減衰させることを目的として設けている。減衰させたい放射ノイズの周波数帯域において抵抗成分が増大するものを選択（設定）することにより、その周波数帯域のノイズを減衰させる。例えば、減衰させたい放射ノイズの周波数帯が１００ＭＨｚ近傍にあれば、１００ＭＨｚ近傍において損失（抵抗成分）が増大するフェライトビーズを選定する。第１実施形態では、磁性体としてフェライトビーズを採用しているが、フェライトビーズに類似する特性の磁性体であればかまわない。フェライトビーズの形状を四角柱状としているが、四角柱状に限られない。
【００３０】
なお、複数半導体素子１１、１２、エミッタ接続ワイヤ３６、アノード接続ワイヤ３７等は４０Ｖを超える高電圧が印加する部位つまり強電部位である。このため、ノイズ吸収体５１は、強電部位との必要な絶縁距離を確保した上で配置すると共に、必要な絶縁耐圧を有する被覆等で処理したうえで実装する。ここで、強電部位との必要な絶縁距離は要求仕様により予め定まっている。また、ノイズ吸収体５１に求められる必要な絶縁耐圧も要求仕様により予め定まっている。
【００３１】
図４、図５を用いて一つのパワーモジュール１０内部でノイズが発生するインバータ回路動作とそのタイミングを説明する。図４はインバータ１４のうちから１つのパワーモジュール１０（１アーム分）を抜き出した回路動作図である。パワーモジュール１０では、Ｐ側ＩＧＢＴ１１ＡにＰ側還流ダイオード１２Ａが、Ｎ側ＩＧＢＴ１１ＢにＮ側還流ダイオード１２Ｂがそれぞれ逆並列に接続されている。出力端子５５にはモータ等の誘導性負荷が接続されている。Ｐ端子５６およびＮ端子５７の間には平滑コンデンサ１６が接続されており、Ｐ端子５６及びＮ端子５７間の電圧は例えば一定値Ｖｄｃとなっている。
【００３２】
図５に示したように、上下２つのＩＧＢＴ１１Ａ、１１Ｂが共にオフ期間（上下２つのＩＧＢＴ１１Ａ、１１Ｂの短絡防止期間）にＰ側還流ダイオード１２Ａに電流Ｉが環流している状態から、ｔ１のタイミングでＮ側ＩＧＢＴ１１ＢがＯＦＦからＯＮに切換わる。このｔ１の切換タイミングより少し遅れたｔ２のタイミングでＰ側還流ダイオード１２Ａを流れる電流Ｉｆが正より負となったあと、ｔ３のタイミングでゼロへと戻る。つまり、図５に点線で囲んであるリカバリ電流が発生するタイミングで放射ノイズが発生する。
【００３３】
図６にこのときのノイズ源となる共振回路の等価回路を示す。ノイズ源は、ＩＧＢＴ１１Ａ及び還流ダイオード１２Ａを接続しているボンディングワイヤ３６、３７のインダクタンス成分Ｌ、ＩＧＢＴ１１のコレクタ−エミッタ間の寄生容量Ｃ、Ｐ側還流ダイオード１２Ａの電圧変化（電圧源）Ｖの直列結合で表される。ノイズ吸収体５１は、ノイズ源となる共振回路に磁気結合して抵抗分が直列に挿入されたものとなるので、共振回路に対して振動を減衰させる働きをする。
【００３４】
第１実施形態では、ノイズ吸収体５１をＩＧＢＴ１１の近傍に配置し、ループコイル５２のループ面をエミッタ接続ワイヤ３６に沿わせて配置したが、ノイズ吸収体５１を還流ダイオード１２の近傍に配置し、ループコイル５２のループ面をアノード接続ワイヤ３７に沿わせて配置してもかまわない。
【００３５】
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。
【００３６】
本実施形態によれば、複数半導体素子１１、１２（複数の半導体素子）と、これら複数半導体素子１１、１２を接続するワイヤ３６、３７、３９と、ループコイル５２及びフェライトビーズ５３（磁性体）からなるノイズ吸収体５１とを有し、このノイズ吸収体５１をＩＧＢＴ１１（複数の半導体素子の少なくとも１つ）の近傍に配置すると共に、ループコイル５２のループ面を、エミッタ接続ワイヤ３６（複数の半導体素子を接続するワイヤのうちノイズが発生するワイヤの少なくとも１つ）に沿わせて配置するので、ループコイル５２がノイズ源となる共振回路（複数の半導体素子１１、１２の寄生容量と、半導体素子同士を接続するワイヤ３６、３７のインダクタンスとからなる回路）に磁気的に結合し、フェライトビーズ５３（磁性体）の抵抗分によってノイズ成分を減衰することができる。
【００３７】
発生するノイズが低減されるのであれば、ＩＧＢＴ１１のスイッチングスピードを緩める必要がなく、これによって半導体素子（１１）の損失を増大させることがないので、パワーモジュール１０の効率、出力性能が高まる。パワーモジュール１０を組み合わせて構成されるインバータ１４が電気自動車やハイブリッド車のモータ駆動用に用いられているときには、発生するノイズが低減されるので、車載ラジオの聴感を改善できる。
【００３８】
本実施形態によれば、ループコイル５２とフェライトビーズ５３（磁性体）を直列に接続する、つまりフェライトビーズ５３（磁性体）の両端を短絡するので、フェライトビーズ５３（磁性体）の抵抗分によってノイズ成分を減衰することができる。
【００３９】
本実施形態によれば、磁性体として、減衰させたいノイズの周波数帯域において抵抗成分が増大するフェライトビーズ５３（磁性体）を選定するので、減衰させたいノイズを減衰させることができる。
【００４０】
本実施形態によれば、複数半導体素子１１、１２（複数の半導体素子）を並列接続して隣り合うように配置する場合に、ノイズ吸収体５１を隣り合う複数半導体素子１１、１２の間に配置するので、隣り合うエミッタ接続ワイヤ３６から発生するノイズを共に効率よく減衰させることができる。
【００４１】
本実施形態によれば、ノイズ吸収体５１を、必要な絶縁距離を確保したうえで配置するので、強電部位との絶縁性を向上させることができる。
【００４２】
本実施形態によれば、ノイズ吸収体５１を、必要な絶縁耐圧を有する被覆処理をしたうえで実装するので、必要な絶縁耐圧を得ることができる。
【００４３】
（第２実施形態）
図７は第２実施形態の１つのパワーモジュール１０の一部の実装状態での概略断面図、図８は１つのパワーモジュールの一部の実装状態での素子配置を示す概略平面図で、第１実施形態の図２、図３と置き換わるものである。図２、図３と同一部分には同一の符号を付している。ここでも、図７において上方が鉛直上方であるとする。図８においては、図７に示した封止材４０及び樹脂蓋４１を取り去った状態で示している。
【００４４】
第１実施形態で複数半導体素子１１、１２、エミッタ接続ワイヤ３６、アノード接続ワイヤ３７等は高電圧印加部位（強電部位）なので、ノイズ吸収体５１は強電部位との必要な絶縁距離を確保した上で配置すると述べた。しかしながら、必要な絶縁距離が相対的に大きい要求仕様の場合に、ノイズ吸収体５１を樹脂蓋４１下方の封止材４０内に配置したのでは、強電部位との必要な絶縁距離を確保できないことがある。
【００４５】
そこで、第２実施形態は、必要な絶縁距離が相対的に大きい要求仕様の場合においても、強電部位との必要な絶縁距離を確保するため、パワーモジュール１０の外部にノイズ吸収体５１を配置するものである。すなわち、図７に示したようにＩＧＢＴ１１のエミッタ接続ワイヤ３６の鉛直上方であって樹脂蓋４１上にノイズ吸収体５１を配置する。ノイズ吸収体５１を樹脂蓋４１上に配置したときには、ノイズ吸収体５１に対してノイズが鉛直下方から放射されるので、ループコイル５２のループ面は水平方向に位置するように配置する。
【００４６】
図８に示す実装状態では、第１ＩＧＢＴ１１ａのエミッタ接続ワイヤ３６ａの鉛直上方であって樹脂蓋４１上に第１のノイズ吸収体５１ａを配置する。同様に、第２ＩＧＢＴ１１ｂのエミッタ接続ワイヤ３６ｂの鉛直上方であって樹脂蓋４１上に第２のノイズ吸収体５１ｂを、第３ＩＧＢＴ１１ｃのエミッタ接続ワイヤ３６ｃの鉛直上方であって樹脂蓋４１上に第３のノイズ吸収体５１ｃを配置する。各ループコイル５２ａ、５２ｂ、５２ｃのループ面は水平方向に位置するように配置する。
【００４７】
第２実施形態によれば、ノイズ吸収体５１をパワーモジュール１０の外部に配置するので、必要な絶縁距離が相対的に大きい要求仕様の場合においても、強電部位との絶縁性を向上させることができる。
【００４８】
（第３実施形態）
図９は第３実施形態の１つのパワーモジュール１０の一部の実装状態での概略断面図、図１０は１つのパワーモジュールの一部の実装状態での素子配置を示す概略平面図で、第１実施形態の図２、図３と置き換わるものである。図２、図３と同一部分には同一の符号を付している。ここでも、図９において上方が鉛直上方であるとする。図１０においては、図９に示した封止材４０及び樹脂蓋４１を取り去った状態で示している。
【００４９】
第３実施形態は、ノイズ吸収体５１のうちループコイル５２を第１実施形態と同様の位置に配置しつつ、フェライトビーズ５３をパワーモジュール１０の外部に配置したものである。すなわち、図１０に示す実装状態では第１ＩＧＢＴ１１ａのエミッタ接続ワイヤ３６ａと、第２ＩＧＢＴ１１ｂのエミッタ接続ワイヤ３６ｂとの間であって樹脂蓋４１上に、第１のフェライトビーズ５３ａを配置する。また、第２ＩＧＢＴ１１ｂのエミッタ接続ワイヤ３６ｂと第３ＩＧＢＴ１１ｃのエミッタ接続ワイヤ３６ｃとの間であって樹脂蓋４１上に、第２のフェライトビーズ５３ｂを配置する。次に、ループコイル５２ａ、５２ｂのループ面を、第１、第２、第３のＩＧＢＴ１１ａ、１１ｂ、１１ｃのエミッタ接続ワイヤ３６ａ、３６ｂ、３６ｃに沿わせて配置する。
【００５０】
かつ、図９に示したように、フェライトビーズ５３（５３ａ、５３ｂ）から、ループコイル５２（５２ａ、５２ｂ）が鉛直下方に垂れ下がり、ループコイル５２（５２ａ、５２ｂ）の下端がセラミック基板３２の近くまで届くようにする。第１、第２の２つのノイズ吸収体５１ａ、５１ｂの構成は同じである。
【００５１】
なお、樹脂蓋４１にはループコイル５２（５２ａ、５２ｂ）が貫通する孔（図示しない）を開けてある。第３実施形態ではループコイル５２ａ、５２ｂのループ面を四角形状としたが、これに限定されるものでない。
【００５２】
第３実施形態によれば、ループコイル５２をパワーモジュール１０内に残しつつ、フェライトビーズ５３（磁性体）をパワーモジュール１０の外部に配置するので、パワーモジュール１０の外部から、放射ノイズの強さ、周波数帯域に応じてフェライトビーズ５３を調整することができる。例えばエミッタ接続ワイヤ３６やアノード接続ワイヤ３７から発生する放射ノイズが相対的に強ければ、その強くなった分だけフェライトビーズ５３の個数を増やすことで、放射ノイズが相対的に強い場合にも、ノイズを抑制することができる。放射ノイズの発生する周波数帯域が相違すれば、その相違する周波数帯域で発生するノイズを減衰できるフェライトビーズの種類に変更することで、放射ノイズの発生する周波数帯域が相違する場合にも、ノイズを抑制することができる。
【００５３】
実施形態ではＩＧＢＴで説明したが、パワーＭＯＳＦＥＴ（Ｎｃｈ型、Ｐｃｈ型）やパワートランジスタ（ＮＰＮ型、ＰＮＰ型）である場合に対しても本発明の適用があることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５４】
１０ パワーモジュール
１１ ＩＧＢＴ（半導体素子）
１２ 還流ダイオード（半導体素子）
３２ セラミック基板
５１ ノイズ吸収体
５２ ループコイル
５３ フェライトビーズ（磁性体）
【技術分野】
【０００１】
この発明はパワーモジュール（電力変換器）の電磁両立性に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パワーモジュールからの放射ノイズを低減するため、半導体素子から引き出された電極を個別のノイズ吸収体で囲み、かつ、ノイズ吸収体を半導体素子保護用のゲル質の封止材中に埋設する技術が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０７４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、パワーモジュール内で複数の半導体素子を接続する構成においては、半導体素子の寄生容量と、半導体素子同士を接続するワイヤのインダクタンスとの間の共振でノイズが発生する。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、このノイズに対して、ノイズを低減する効果がないという問題点がある。
【０００６】
そこで本発明は、半導体素子の寄生容量と、半導体素子同士を接続するワイヤのインダクタンスとの間の共振で発生するノイズを低減し得るパワーモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のパワーモジュールは、複数の半導体素子と、これら複数の半導体素子を接続するワイヤと、ループコイル及び磁性体からなるノイズ吸収体とを有している。そして、このノイズ吸収体を前記複数の半導体素子の少なくとも１つの近傍に配置すると共に、前記ループコイルのループ面を、前記複数の半導体素子を接続するワイヤのうちノイズが発生するワイヤの少なくとも１つに沿わせて配置している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ループコイルはノイズ源となる共振回路（複数の半導体素子の寄生容量と、半導体素子同士を接続するワイヤインダクタンスとからなる回路）に磁気的に結合し、磁性体の抵抗分によってノイズ成分を減衰することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態のモータ駆動用３相インバータの回路図である。
【図２】第１実施形態の１つのパワーモジュールの一部の実装状態での概略断面図である。
【図３】第１実施形態の１つのパワーモジュールの一部の実装状態での素子配置を示す概略平面図である。
【図４】１つのパワーモジュールの回路動作図である。
【図５】パワーモジュール内部でのノイズの発生を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】ノイズ源となる共振回路の等価回路図である。
【図７】第２実施形態の１つのパワーモジュールの一部の実装状態での概略断面図である。
【図８】第２実施形態の１つのパワーモジュールの一部の実装状態での素子配置を示す概略平面図である。
【図９】第３実施形態の１つのパワーモジュールの一部の実装状態での概略断面図である。
【図１０】第３実施形態の１つのパワーモジュールの一部の実装状態での素子配置を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るパワーモジュール１０を備えたモータ駆動用３相インバータ１４の回路図である。図１に示すように、１つのパワーモジュール１０は、スイッチング素子としてのＩＧＢＴ（Insuated Gate Bipolar Transistor）１１及び整流素子としての還流ダイオード１２を有し、各還流ダイオード１２は、各ＩＧＢＴ１１と逆並列に接続されている。このパワーモジュール１０は、交流モータ１３を駆動するための３相インバータ１４の１相分（１アーム分）である。直流電源１５の電力は、平滑用のコンデンサ１６と３個のパワーモジュール１０により、自動車用の交流モータ１３を駆動する３相交流電力に変換される。
【００１２】
詳細には、インバータには、交流モータ１３とインバータ１４を接続する外部バスバー（出力側）２１、直流電源１５とインバータ１４を接続する外部バスバー（Ｐ側）２２及び外部バスバー（Ｎ側）２３を備えている。１つのパワーモジュール１０には、外部バスバー（出力側）２１と接続する出力電極２４、外部バスバー（Ｐ側）２２と接続するＰ型電極２５及び外部バスバー（Ｎ側）２３と接続するＮ型電極２６を備えている。
【００１３】
図２は１つのパワーモジュール１０の一部の実装状態での概略断面図、図３は１つのパワーモジュール１０の一部の実装状態での素子配置を示す概略平面図である。図１には３つのパワーモジュール１０が示されているが、各パワーモジュール１０の構成は３つとも同じである。図２においては上方が鉛直上方であるとする。従って、全体として平板状のパワーモジュール１０は水平な位置に置かれている。なお、図３においては、図２に示した封止材４０及び樹脂蓋４１を取り去った状態を示している。
【００１４】
図１の回路図においては１つのパワーモジュール１０について、ＩＧＢＴ１１と還流ダイオード１２とを逆並列に接続した複数の半導体素子（この複数の半導体素子を以下「複数半導体素子」という。）が上下に２つ並んでいる。一方、図３に示す実装状態では、図１に示した上下２つの複数半導体素子の一方（１つのパワーモジュール１０の一部）について、３つのＩＧＢＴ１１ａ〜１１ｃと、３つの還流ダイオード１２ａ〜１２ｃとが用いられている。すなわち、図３において３つの複数半導体素子を縦方向にほぼ等間隔で並べ、これら３つの複数半導体素子を電気的に並列接続している。図示しないが、図３の下方（あるいは上方）には図１に示した上下２つの複数半導体素子の他方について、３つのＩＧＢＴと３つの還流ダイオードとが用いられている。このように、複数半導体素子を３つ並列接続している理由は、パワーモジュール１０の電流容量をアップするためである。並列接続する複数半導体の数は３つに限定されるものでない。
【００１５】
図２に示す実装状態では、１つのＩＧＢＴ１１及び１つの還流ダイオード１２だけが見えている。図２において「複数半導体素子」といった場合、図３の上段に位置する複数半導体素子１１ａ、１２ａ、中段に位置する複数半導体素子１１ｂ、１２ｂ、下段に位置する複数半導体素子１１ｃ、１２ｃの３つのうちのいずれか１つを意味している。図２において他の部材（３６、３７、３８、３９）及び後述するノイズ吸収体５１についても同様である。
【００１６】
図２から説明する。１つのパワーモジュール１０は、ベースプレート３１、出力電極、Ｐ型電極及びＮ型電極を有するセラミック基板３２、樹脂ケース３３、セラミック基板３２の鉛直上部に配置（実装）される複数半導体素子１１、１２などから構成される。これら複数半導体素子１１、１２を冷却する目的で冷却器（図示しない）も備えられている。
【００１７】
ＩＧＢＴ１１のコレクタ端子及び還流ダイオード１２のカソード端子は、その鉛直下端が図示しないハンダによってセラミック基板３２の出力電極に電気的に導通可能に接合される。また、ＩＧＢＴ１１のエミッタ端子はボンディングワイヤ３６によりセラミック基板３２のＮ型電極に接合される。還流ダイオード１２のアノード端子もボンディングワイヤ３７によりセラミック基板３２のＮ型電極に電気的に導通可能に接合される。さらにベースプレート３１の外周に立設されている樹脂ケース３３に外部端子３８が固定され、この外部端子３８とＩＧＢＴ１１のベース端子とがボンディングワイヤ３９により接続されている。以下、ボンディングワイヤ３６を「エミッタ接続ワイヤ」ともいう。ボンディングワイヤ３７を「アノード接続ワイヤ」ともいう。
【００１８】
複数半導体素子１１、１２の表面が空気中の湿気や酸素に触れて酸化したり腐食したりしないように、ゲル状の樹脂である封止材４０によって樹脂ケース３３内部が封止され、樹脂蓋４１によって鉛直上部が蓋をされている。
【００１９】
このように、インバータ１４の主回路を構成する複数半導体素子１１、１２を配置し、ボンディングワイヤ３６、３７、３９によって接続端子への配線を施し樹脂材等で封止したものがパワーモジュール１０である。このパワーモジュール１０を複数組合せてインバータ１４を構成する。外部バスバー（出力側）２１に流れる電流をＩＧＢＴ１１でスイッチングして、インバータ１４が出力する電流をコントロールする。
【００２０】
この場合に、複数半導体素子１１、１２に寄生する容量（寄生容量）と、複数半導体素子１１、１２を接続するボンディングワイヤ３６、３７のインダクタンスとで共振する回路（この回路網を、以下「共振回路」という。）が存在する。このため、ＩＧＢＴ１１がスイッチングすると、複数半導体素子１１、１２の寄生容量とボンディングワイヤ３６、３７のインダクタンスと間の共振でノイズが発生し、周囲に放射される。放射ノイズが発生すると、パワーモジュール１０を組み合わせて構成されるインバータ１４が電気自動車やハイブリッド車のモータ駆動用に用いられているときには、電子機器（車載環境ではラジオ）に悪影響を与えることが懸念される。
【００２１】
この問題に対処するため、半導体素子から引き出された電極を個別のノイズ吸収体で囲み、かつノイズ吸収体を半導体素子素子保護用のゲル質の封止材中に埋設することで、放射ノイズを低減させる従来技術がある。
【００２２】
しかしながら、従来技術を本実施形態のパワーモジュール１０に適用しても、複数半導体素子１１、１２の寄生容量と、複数半導体素子１１、１２を接続するボンディングワイヤの３６、３７のインダクタンスとの間の共振で発生するノイズを低減する効果が無い。なぜなら、従来技術の場合、複数半導体素子１１、１２から引き出された電極を個別のノイズ吸収体で囲んだとしても、複数半導体素子１１、１２を接続するボンディングワイヤ３６、３７は、前記電極を経由しないので、ノイズ低減効果がないためである。
【００２３】
そこで本発明の第１実施形態では、ノイズ吸収体５１をループコイル５２とフェライトビーズ５３（磁性体）から構成する。このノイズ吸収体５１をＩＧＢＴ１１と還流ダイオード１２の少なくとも一方の近傍に配置する。さらに、ループコイル５２のループ面を、複数半導体素子１１、１２を接続するワイヤのうちノイズが発生するボンディングワイヤ３６、３７の少なくとも一方に沿わせて配置する。
【００２４】
具体的に説明する。複数半導体素子１１、１２を接続するボンディングワイヤのうちノイズが発生するボンディングワイヤは、ＩＧＢＴ１１のエミッタ接続ワイヤ３６、還流ダイオード１２のアノード接続ワイヤ３７の２つある。いずれのワイヤ３６、３７とも５本ずつあり、図２に示したように鉛直上方に向けて凸の曲線を描いているため、これら５本ずつのエミッタ接続ワイヤ３６及びアノード接続ワイヤ３７よりノイズが周囲に放射される。
【００２５】
図３においては３つの複数半導体素子が並列接続されているので、３つのエミッタ接続ワイヤ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ及び３つのアノード接続ワイヤ３７ａ、３７ｂ、３７ｃより、ＩＧＢＴ１１のスイッチング動作に伴ってノイズが周囲に放射される。このため、図３において上方に位置する第１ＩＧＢＴ１１ａのエミッタ接続ワイヤ３６ａと、中央に位置する第２ＩＧＢＴ１１ｂのエミッタ接続ワイヤ３６ｂとの間であってセラミック基板３２上に、第１のノイズ吸収体５１ａを配置する。図３において第２ＩＧＢＴ１１ｂのエミッタ接続ワイヤ３６ｂと下方に位置する第３ＩＧＢＴ１１ｃのエミッタ接続ワイヤ３６ｃとの間であってセラミック基板３２上に、第２のノイズ吸収体５１ｂを配置する。第１、第２の２つのノイズ吸収体５１ａ、５１ｂの構成は同じである。このように複数半導体素子１１、１２を隣り合うように３つ配置している場合には、ノイズ吸収体を隣り合う２つのＩＧＢＴ（エミッタ接続ワイヤ）の間に配置することで、隣り合うエミッタ接続ワイヤから発生するノイズを共に効率よく減衰させることができる。
【００２６】
次に、ループコイル５２のループ面を、ＩＧＢＴ１１のエミッタ接続ワイヤ３６に沿わせて配置する。ここで、「ループコイル」とは、導線が複数回螺旋状に巻かれているものではなく、導線が１つの輪縄状になっているものをいう。ループコイルの「ループ面」とは、１つの輪縄状の導線によって形成される面のことをいう。ここでのループ面は円形状に形成されているが、ループ面の形状が円形状に限定されるものではない。
【００２７】
ループ面をエミッタ接続ワイヤに「沿わせて」とは、ループ面の一方の端（例えば図２で右端）とエミッタ接続ワイヤとの最短距離と、ループ面の他方の端（例えば図２で左端）とエミッタ接続ワイヤとの最短距離とがほぼ同じになるようにすることである。このため、図３においては、ループコイル５２ａ、５２ｂのループ面は隣り合う各エミッタ接続ワイヤ３６ａ〜３６ｃと平行な位置関係にある。
【００２８】
ループコイル５２は、ノイズ源となる共振回路に磁気結合を促すことと、フェライトビーズ５３の両端を短絡し、フェライトビーズ５３の抵抗分によってノイズ成分を熱に変換して減衰させることを目的として設けている。なお、フェライトビーズ５３の両端（図２で左右端）には入出力端子（図示しない）を有している。
【００２９】
磁性体としてのフェライトビーズ５３は、ノイズ源から発生する磁界を集約させることを目的として、それに加えてループコイル１２によって磁気結合したノイズ成分を、それ自体が持つ抵抗分により減衰させることを目的として設けている。減衰させたい放射ノイズの周波数帯域において抵抗成分が増大するものを選択（設定）することにより、その周波数帯域のノイズを減衰させる。例えば、減衰させたい放射ノイズの周波数帯が１００ＭＨｚ近傍にあれば、１００ＭＨｚ近傍において損失（抵抗成分）が増大するフェライトビーズを選定する。第１実施形態では、磁性体としてフェライトビーズを採用しているが、フェライトビーズに類似する特性の磁性体であればかまわない。フェライトビーズの形状を四角柱状としているが、四角柱状に限られない。
【００３０】
なお、複数半導体素子１１、１２、エミッタ接続ワイヤ３６、アノード接続ワイヤ３７等は４０Ｖを超える高電圧が印加する部位つまり強電部位である。このため、ノイズ吸収体５１は、強電部位との必要な絶縁距離を確保した上で配置すると共に、必要な絶縁耐圧を有する被覆等で処理したうえで実装する。ここで、強電部位との必要な絶縁距離は要求仕様により予め定まっている。また、ノイズ吸収体５１に求められる必要な絶縁耐圧も要求仕様により予め定まっている。
【００３１】
図４、図５を用いて一つのパワーモジュール１０内部でノイズが発生するインバータ回路動作とそのタイミングを説明する。図４はインバータ１４のうちから１つのパワーモジュール１０（１アーム分）を抜き出した回路動作図である。パワーモジュール１０では、Ｐ側ＩＧＢＴ１１ＡにＰ側還流ダイオード１２Ａが、Ｎ側ＩＧＢＴ１１ＢにＮ側還流ダイオード１２Ｂがそれぞれ逆並列に接続されている。出力端子５５にはモータ等の誘導性負荷が接続されている。Ｐ端子５６およびＮ端子５７の間には平滑コンデンサ１６が接続されており、Ｐ端子５６及びＮ端子５７間の電圧は例えば一定値Ｖｄｃとなっている。
【００３２】
図５に示したように、上下２つのＩＧＢＴ１１Ａ、１１Ｂが共にオフ期間（上下２つのＩＧＢＴ１１Ａ、１１Ｂの短絡防止期間）にＰ側還流ダイオード１２Ａに電流Ｉが環流している状態から、ｔ１のタイミングでＮ側ＩＧＢＴ１１ＢがＯＦＦからＯＮに切換わる。このｔ１の切換タイミングより少し遅れたｔ２のタイミングでＰ側還流ダイオード１２Ａを流れる電流Ｉｆが正より負となったあと、ｔ３のタイミングでゼロへと戻る。つまり、図５に点線で囲んであるリカバリ電流が発生するタイミングで放射ノイズが発生する。
【００３３】
図６にこのときのノイズ源となる共振回路の等価回路を示す。ノイズ源は、ＩＧＢＴ１１Ａ及び還流ダイオード１２Ａを接続しているボンディングワイヤ３６、３７のインダクタンス成分Ｌ、ＩＧＢＴ１１のコレクタ−エミッタ間の寄生容量Ｃ、Ｐ側還流ダイオード１２Ａの電圧変化（電圧源）Ｖの直列結合で表される。ノイズ吸収体５１は、ノイズ源となる共振回路に磁気結合して抵抗分が直列に挿入されたものとなるので、共振回路に対して振動を減衰させる働きをする。
【００３４】
第１実施形態では、ノイズ吸収体５１をＩＧＢＴ１１の近傍に配置し、ループコイル５２のループ面をエミッタ接続ワイヤ３６に沿わせて配置したが、ノイズ吸収体５１を還流ダイオード１２の近傍に配置し、ループコイル５２のループ面をアノード接続ワイヤ３７に沿わせて配置してもかまわない。
【００３５】
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。
【００３６】
本実施形態によれば、複数半導体素子１１、１２（複数の半導体素子）と、これら複数半導体素子１１、１２を接続するワイヤ３６、３７、３９と、ループコイル５２及びフェライトビーズ５３（磁性体）からなるノイズ吸収体５１とを有し、このノイズ吸収体５１をＩＧＢＴ１１（複数の半導体素子の少なくとも１つ）の近傍に配置すると共に、ループコイル５２のループ面を、エミッタ接続ワイヤ３６（複数の半導体素子を接続するワイヤのうちノイズが発生するワイヤの少なくとも１つ）に沿わせて配置するので、ループコイル５２がノイズ源となる共振回路（複数の半導体素子１１、１２の寄生容量と、半導体素子同士を接続するワイヤ３６、３７のインダクタンスとからなる回路）に磁気的に結合し、フェライトビーズ５３（磁性体）の抵抗分によってノイズ成分を減衰することができる。
【００３７】
発生するノイズが低減されるのであれば、ＩＧＢＴ１１のスイッチングスピードを緩める必要がなく、これによって半導体素子（１１）の損失を増大させることがないので、パワーモジュール１０の効率、出力性能が高まる。パワーモジュール１０を組み合わせて構成されるインバータ１４が電気自動車やハイブリッド車のモータ駆動用に用いられているときには、発生するノイズが低減されるので、車載ラジオの聴感を改善できる。
【００３８】
本実施形態によれば、ループコイル５２とフェライトビーズ５３（磁性体）を直列に接続する、つまりフェライトビーズ５３（磁性体）の両端を短絡するので、フェライトビーズ５３（磁性体）の抵抗分によってノイズ成分を減衰することができる。
【００３９】
本実施形態によれば、磁性体として、減衰させたいノイズの周波数帯域において抵抗成分が増大するフェライトビーズ５３（磁性体）を選定するので、減衰させたいノイズを減衰させることができる。
【００４０】
本実施形態によれば、複数半導体素子１１、１２（複数の半導体素子）を並列接続して隣り合うように配置する場合に、ノイズ吸収体５１を隣り合う複数半導体素子１１、１２の間に配置するので、隣り合うエミッタ接続ワイヤ３６から発生するノイズを共に効率よく減衰させることができる。
【００４１】
本実施形態によれば、ノイズ吸収体５１を、必要な絶縁距離を確保したうえで配置するので、強電部位との絶縁性を向上させることができる。
【００４２】
本実施形態によれば、ノイズ吸収体５１を、必要な絶縁耐圧を有する被覆処理をしたうえで実装するので、必要な絶縁耐圧を得ることができる。
【００４３】
（第２実施形態）
図７は第２実施形態の１つのパワーモジュール１０の一部の実装状態での概略断面図、図８は１つのパワーモジュールの一部の実装状態での素子配置を示す概略平面図で、第１実施形態の図２、図３と置き換わるものである。図２、図３と同一部分には同一の符号を付している。ここでも、図７において上方が鉛直上方であるとする。図８においては、図７に示した封止材４０及び樹脂蓋４１を取り去った状態で示している。
【００４４】
第１実施形態で複数半導体素子１１、１２、エミッタ接続ワイヤ３６、アノード接続ワイヤ３７等は高電圧印加部位（強電部位）なので、ノイズ吸収体５１は強電部位との必要な絶縁距離を確保した上で配置すると述べた。しかしながら、必要な絶縁距離が相対的に大きい要求仕様の場合に、ノイズ吸収体５１を樹脂蓋４１下方の封止材４０内に配置したのでは、強電部位との必要な絶縁距離を確保できないことがある。
【００４５】
そこで、第２実施形態は、必要な絶縁距離が相対的に大きい要求仕様の場合においても、強電部位との必要な絶縁距離を確保するため、パワーモジュール１０の外部にノイズ吸収体５１を配置するものである。すなわち、図７に示したようにＩＧＢＴ１１のエミッタ接続ワイヤ３６の鉛直上方であって樹脂蓋４１上にノイズ吸収体５１を配置する。ノイズ吸収体５１を樹脂蓋４１上に配置したときには、ノイズ吸収体５１に対してノイズが鉛直下方から放射されるので、ループコイル５２のループ面は水平方向に位置するように配置する。
【００４６】
図８に示す実装状態では、第１ＩＧＢＴ１１ａのエミッタ接続ワイヤ３６ａの鉛直上方であって樹脂蓋４１上に第１のノイズ吸収体５１ａを配置する。同様に、第２ＩＧＢＴ１１ｂのエミッタ接続ワイヤ３６ｂの鉛直上方であって樹脂蓋４１上に第２のノイズ吸収体５１ｂを、第３ＩＧＢＴ１１ｃのエミッタ接続ワイヤ３６ｃの鉛直上方であって樹脂蓋４１上に第３のノイズ吸収体５１ｃを配置する。各ループコイル５２ａ、５２ｂ、５２ｃのループ面は水平方向に位置するように配置する。
【００４７】
第２実施形態によれば、ノイズ吸収体５１をパワーモジュール１０の外部に配置するので、必要な絶縁距離が相対的に大きい要求仕様の場合においても、強電部位との絶縁性を向上させることができる。
【００４８】
（第３実施形態）
図９は第３実施形態の１つのパワーモジュール１０の一部の実装状態での概略断面図、図１０は１つのパワーモジュールの一部の実装状態での素子配置を示す概略平面図で、第１実施形態の図２、図３と置き換わるものである。図２、図３と同一部分には同一の符号を付している。ここでも、図９において上方が鉛直上方であるとする。図１０においては、図９に示した封止材４０及び樹脂蓋４１を取り去った状態で示している。
【００４９】
第３実施形態は、ノイズ吸収体５１のうちループコイル５２を第１実施形態と同様の位置に配置しつつ、フェライトビーズ５３をパワーモジュール１０の外部に配置したものである。すなわち、図１０に示す実装状態では第１ＩＧＢＴ１１ａのエミッタ接続ワイヤ３６ａと、第２ＩＧＢＴ１１ｂのエミッタ接続ワイヤ３６ｂとの間であって樹脂蓋４１上に、第１のフェライトビーズ５３ａを配置する。また、第２ＩＧＢＴ１１ｂのエミッタ接続ワイヤ３６ｂと第３ＩＧＢＴ１１ｃのエミッタ接続ワイヤ３６ｃとの間であって樹脂蓋４１上に、第２のフェライトビーズ５３ｂを配置する。次に、ループコイル５２ａ、５２ｂのループ面を、第１、第２、第３のＩＧＢＴ１１ａ、１１ｂ、１１ｃのエミッタ接続ワイヤ３６ａ、３６ｂ、３６ｃに沿わせて配置する。
【００５０】
かつ、図９に示したように、フェライトビーズ５３（５３ａ、５３ｂ）から、ループコイル５２（５２ａ、５２ｂ）が鉛直下方に垂れ下がり、ループコイル５２（５２ａ、５２ｂ）の下端がセラミック基板３２の近くまで届くようにする。第１、第２の２つのノイズ吸収体５１ａ、５１ｂの構成は同じである。
【００５１】
なお、樹脂蓋４１にはループコイル５２（５２ａ、５２ｂ）が貫通する孔（図示しない）を開けてある。第３実施形態ではループコイル５２ａ、５２ｂのループ面を四角形状としたが、これに限定されるものでない。
【００５２】
第３実施形態によれば、ループコイル５２をパワーモジュール１０内に残しつつ、フェライトビーズ５３（磁性体）をパワーモジュール１０の外部に配置するので、パワーモジュール１０の外部から、放射ノイズの強さ、周波数帯域に応じてフェライトビーズ５３を調整することができる。例えばエミッタ接続ワイヤ３６やアノード接続ワイヤ３７から発生する放射ノイズが相対的に強ければ、その強くなった分だけフェライトビーズ５３の個数を増やすことで、放射ノイズが相対的に強い場合にも、ノイズを抑制することができる。放射ノイズの発生する周波数帯域が相違すれば、その相違する周波数帯域で発生するノイズを減衰できるフェライトビーズの種類に変更することで、放射ノイズの発生する周波数帯域が相違する場合にも、ノイズを抑制することができる。
【００５３】
実施形態ではＩＧＢＴで説明したが、パワーＭＯＳＦＥＴ（Ｎｃｈ型、Ｐｃｈ型）やパワートランジスタ（ＮＰＮ型、ＰＮＰ型）である場合に対しても本発明の適用があることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５４】
１０ パワーモジュール
１１ ＩＧＢＴ（半導体素子）
１２ 還流ダイオード（半導体素子）
３２ セラミック基板
５１ ノイズ吸収体
５２ ループコイル
５３ フェライトビーズ（磁性体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体素子と、
これら複数の半導体素子を接続するワイヤと、
ループコイル及び磁性体からなるノイズ吸収体と
を有し、
このノイズ吸収体を前記複数の半導体素子の少なくとも１つの近傍に配置すると共に、前記ループコイルのループ面を、前記複数の半導体素子を接続するワイヤのうちノイズが発生するワイヤの少なくとも１つに沿わせて配置することを特徴とするパワーモジュール。
【請求項２】
前記ループコイルと磁性体を直列に接続することを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項３】
前記磁性体として、減衰させたいノイズの周波数帯域において抵抗成分が増大する磁性体を選定することを特徴とする請求項１または２に記載のパワーモジュール。
【請求項４】
前記半導体素子がＮＰＮ形トランジスタである場合に、前記ループコイルのループ面をこのＮＰＮ形トランジスタのエミッタ接続ワイヤに沿わせて配置することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のパワーモジュール。
【請求項５】
前記半導体素子が還流ダイオードである場合に、前記ループコイルのループ面を還流ダイオードのアノード接続ワイヤに沿わせて配置することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のパワーモジュール。
【請求項６】
前記複数の半導体素子を並列接続して隣り合うように配置する場合に、前記ノイズ吸収体を隣り合う複数の半導体素子の間に配置することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載のパワーモジュール。
【請求項７】
前記ノイズ吸収体をパワーモジュールの外部に配置することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載のパワーモジュール。
【請求項８】
前記磁性体のみをパワーモジュールの外部に配置することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載のパワーモジュール。
【請求項９】
前記ノイズ吸収体を、必要な絶縁距離を確保したうえで配置することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載のパワーモジュール。
【請求項１０】
前記ノイズ吸収体を、必要な絶縁耐圧を有する被覆処理をしたうえで実装することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載のパワーモジュール。
【請求項１】
複数の半導体素子と、
これら複数の半導体素子を接続するワイヤと、
ループコイル及び磁性体からなるノイズ吸収体と
を有し、
このノイズ吸収体を前記複数の半導体素子の少なくとも１つの近傍に配置すると共に、前記ループコイルのループ面を、前記複数の半導体素子を接続するワイヤのうちノイズが発生するワイヤの少なくとも１つに沿わせて配置することを特徴とするパワーモジュール。
【請求項２】
前記ループコイルと磁性体を直列に接続することを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項３】
前記磁性体として、減衰させたいノイズの周波数帯域において抵抗成分が増大する磁性体を選定することを特徴とする請求項１または２に記載のパワーモジュール。
【請求項４】
前記半導体素子がＮＰＮ形トランジスタである場合に、前記ループコイルのループ面をこのＮＰＮ形トランジスタのエミッタ接続ワイヤに沿わせて配置することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のパワーモジュール。
【請求項５】
前記半導体素子が還流ダイオードである場合に、前記ループコイルのループ面を還流ダイオードのアノード接続ワイヤに沿わせて配置することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のパワーモジュール。
【請求項６】
前記複数の半導体素子を並列接続して隣り合うように配置する場合に、前記ノイズ吸収体を隣り合う複数の半導体素子の間に配置することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載のパワーモジュール。
【請求項７】
前記ノイズ吸収体をパワーモジュールの外部に配置することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載のパワーモジュール。
【請求項８】
前記磁性体のみをパワーモジュールの外部に配置することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載のパワーモジュール。
【請求項９】
前記ノイズ吸収体を、必要な絶縁距離を確保したうえで配置することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載のパワーモジュール。
【請求項１０】
前記ノイズ吸収体を、必要な絶縁耐圧を有する被覆処理をしたうえで実装することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載のパワーモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１９９４６６（Ｐ２０１２−１９９４６６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６３６７６（Ｐ２０１１−６３６７６）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
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