[发明专利]功率半导体模块以及电力转换装置

说明书

提供一种能够抑制振铃的小型的功率半导体模块以及电力转换装置。功率半导体模块具备：作为正极侧功率半导体元件的正极侧开关元件(16P)及正极侧续流二极管(17P)、作为负极侧功率半导体元件的负极侧开关元件(16N)及负极侧续流二极管(17N)、正极导体图案(3a)、负极导体图案(3b)、交流电极图案(3c)、以及由形成有缓冲电路的绝缘基板(8)构成的缓冲基板。缓冲基板包含绝缘基板(8)和配置在该绝缘基板(8)的至少1个缓冲电路。缓冲基板配置在正极导体图案(3a)、负极导体图案(3b)、交流电极图案(3c)的至少任意一个上。

技术领域

本发明涉及功率半导体模块以及电力转换装置，特别涉及具备抑制在开关时产生的振铃(ringing)的手段的功率半导体模块以及电力转换装置。

背景技术

构成电力转换装置的以往的功率半导体模块中，主流是IGBT(Insulated GateBipolar Transistor)模块。在这样的IGBT模块中，将以硅(Si)为材料的IGBT用作开关元件，将PIN二极管用作续流二极管。

近年来，带隙比Si大的宽带隙半导体受到瞩目。例如，开发了使用碳化硅(SiC)作为宽带隙半导体的功率半导体模块。以下，作为宽带隙半导体，以SiC为例进行说明。由于SiC的绝缘击穿强度为Si的约10倍，因此，能够使IGBT等开关元件的漂移层的厚度为使用Si时的约1/10。因此，能够实现开关元件的低通态电压化。另外，使用SiC的开关元件能够在高温下工作，因此，通过将SiC用作功率半导体元件的材料，与以往的IGBT模块相比能够实现电力转换装置的进一步小型化、高效率化。

在使用SiC作为功率半导体元件的材料的情况下，能够应用MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)作为开关元件，应用肖特基势垒二极管(以下，SBD)作为续流二极管。作为应用了这样使用SiC作为半导体材料的器件(以下，也称为SiC器件)的功率半导体模块，开发了开关元件为使用Si作为半导体材料的IGBT(以下，也称为Si-IGBT)不变、将续流二极管置换为使用SiC作为半导体材料的SBD(以下，也称为SiC-SBD)的混合模块。之后，正在开发使用利用SiC的MOSFET(以下，也称为SiC-MOSFET)作为开关元件、使用SiC-SBD作为续流二极管的全SiC模块。目前，使用SiC器件的功率半导体模块正在稳步普及。

在此，已知产生由构成功率半导体模块的续流二极管等元件的寄生电容(C)和该功率半导体模块的配线的寄生电感(L)导致的LC谐振所引起的称为振铃的现象。该振铃例如在使用SiC-SBD作为续流二极管的功率半导体模块中在开关动作时产生。

若这样的振铃中的电压的峰值超过功率半导体模块的额定电压，则有可能造成功率半导体模块的破损。另外，振铃的电压可能成为噪声的原因，因此需要尽量抑制。特别是在使用了以SiC-MOSFET为代表的宽带隙半导体的开关元件中，为了最大限度地发挥能够进行高速的开关动作这一特长，振铃的抑制成为重要的课题。

作为抑制振铃的手段之一，有缓冲电路的应用。例如，日本特开2013-222950号公报(专利文献1)公开的以往的功率半导体模块中，作为抑制振铃的手段而内置有缓冲电容器。另外，在日本特开平9-135155号公报(专利文献2)公开的功率半导体模块中，由电容器、电阻和二极管构成缓冲电路，将其中的电阻和二极管作为副基板安装在功率半导体模块内。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-222950号公报

专利文献2：日本特开平9-135155号公报

发明内容

发明要解决的课题