CN111146160A - 半导体模块和车辆 - Google Patents

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Abstract

在半导体模块的输入端子与电容器相连接的情况下，由于电容器发热，因此整体的冷却效率降低。本发明的具备半导体装置和冷却装置的半导体模块中，半导体装置包括：输入端子；布线部，该布线部具有第1端部和第2端部，沿一个方向延伸，并且第1端部连接至输入端子；电路基板，该电路基板具有上表面和下表面，在上表面侧沿着一个方向设置有第1电路板和第2电路板，下表面配置在冷却装置的上表面；连接在布线部和第1电路板的上表面之间的金属体；半导体芯片，该半导体芯片具有顶部电极和底部电极，顶部电极连接至第2端部，底部电极连接至第2电路板的上表面。

Description

半导体模块和车辆
技术领域
本发明涉及半导体模块和车辆。
背景技术
以往，已知有一种包含功率半导体芯片等半导体元件的半导体模块(例如参照专利文献1－5)。
专利文献1：日本专利特开2014－67902号公报
专利文献2：日本专利特开2010－103222号公报
专利文献3：日本专利特开2017－17195号公报
专利文献4：日本专利特开2011－160519号公报
专利文献5：WO2016/204257号
发明内容
发明所要解决的技术问题
在半导体模块的输入端子与电容器相连接的情况下，由于电容器发热，因此整体的冷却效率降低。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述问题，在本发明的第1实施方式中，提供一种具备半导体装置和冷却装置的半导体模块。半导体装置可以包含输入端子。半导体装置可以包含布线部，该布线部具有第1端部和第2端部，沿一个方向延伸，第1端部连接至输入端子。半导体装置可以包含电路基板，该电路基板具有上表面和下表面，在上表面侧沿着一个方向设置有第1电路板和第2电路板，下表面配置在冷却装置的上表面。半导体装置可以包含连接在布线部和第1电路板的上表面之间的金属体。半导体装置可以包含半导体芯片，该半导体芯片具有顶部电极和底部电极，顶部电极连接至第2端部，底部电极连接至第2电路板的上表面。
金属体可以在布线部上，与半导体芯片相比连接至更靠输入端子的一侧。
在俯视时，第1电路板可以具有比与金属体的接触面积更大的面积。
输入端子可以是N端子。电路基板还可以设置有第3电路板。半导体装置可以具有P端子。半导体装置可以具有第2布线部，该第2布线部具有第3端部和第4端部，沿一个方向延伸，并将第3端部连接至P端子。半导体装置可以具有第2金属体，该第2金属体连接在第2布线部和第3电路板的上表面之间。半导体装置可以具有第2半导体芯片，该第2半导体芯片具有顶部电极和底部电极，底部电极连接至第3电路板的上表面。
在俯视时，第2电路板和第3电路板可以分别具有包含长边部和短边部的L字形的图案。长边部可以分别沿一个方向延伸。第2电路板的长边部和第3电路板的短边部可以彼此相向，隔开沿一个方向延伸的间隙地进行配置，并且第2电路板的短边部和第3电路板的长边部可以彼此相向，隔开沿一个方向延伸的间隙地进行配置。半导体芯片和第2半导体芯片可以分别连接至第2电路板的短边部和第3电路板的短边部，在从一个方向观察时，彼此重叠。
第2金属体可以位于第3电路板的长边部，与第2半导体芯片相比位于P端子的一侧。
在俯视时，第2电路板可以具有比与半导体芯片的接触面积更大的面积。第3电路板可以具有比与第2半导体芯片和第2金属体的接触面积更大的面积。
金属体和第2金属体可以实质上均为长方体。金属体的底面积可以比第2金属体的底面积更小。
金属体的底面的长边可以比第2金属体的底面的长边更短。金属体的底面的长边可以与一个方向正交，第2金属体的底面的长边可以与一个方向平行。
冷却装置可以包括具有正面和背面的顶板。冷却装置可以具有配置在顶板的背面侧的制冷剂流通部。冷却装置可以具有从背面朝向制冷剂流通部设置的散热片。冷却装置可以具有用于导入制冷剂的与制冷剂流通部相连通的导入口。冷却装置可以具有用于导出制冷剂的与制冷剂流通部相连通的导出口。在俯视时，金属体可以配置在与设置有散热片的翅片区域相对应的位置上。
冷却装置可以包括具有正面和背面的顶板。冷却装置可以具有配置在顶板的背面侧的制冷剂流通部。冷却装置可以具有从背面朝向制冷剂流通部设置的散热片。冷却装置可以具有用于导入制冷剂的与制冷剂流通部相连通的导入口。冷却装置可以具有用于导出制冷剂的与制冷剂流通部相连通的导出口。在俯视时，金属体和第2金属体可以配置在与设置有散热片的翅片区域相对应的位置。
在俯视时，电路基板可以具有输入端子侧的第1端和第1端的相反侧的第2端。在俯视时，翅片区域可以具有输入端子侧的第1边界和第1边界的相反侧的第2边界。在俯视时，第1端与第1边界之间的距离可以大于第2端与第2边界之间的距离。
在本发明的第2实施方式中，提供一种具备第1实施方式所涉及的半导体模块的车辆。
另外，上述的发明内容并非列举了本发明的所有必要特征。此外，这些特征组的变形也能成为本发明。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的逆变器1的一个示例的示意性的立体图。
图2是表示本发明的第1实施方式所涉及的半导体模块100的一个示例的示意性的立体图。
图3是表示本发明的第1实施方式所涉及的半导体模块100的一个示例的示意性的剖视图。
图4是表示半导体装置70的设置于电路基板76的电路要素等的配置例与制冷剂的流动方向的图。
图5是表示翅片区域95与半导体装置70的配置例的图。
图6是表示冷却装置10中的翅片区域95的配置例、散热片94的形状和制冷剂的流动方向的图。
图7是表示冷却装置10中的翅片区域95和半导体装置70的配置例、以及制冷剂的流动方向的图。
图8是表示本发明的第2实施方式所涉及的逆变器2的一个示例的示意性的立体图。
图9是表示本发明的第2实施方式所涉及的半导体模块101的一个示例的示意性的剖视图。
图10是表示散热片94、第1制冷剂流路30－1和第2制冷剂流路30－2的xy面上的配置例的图。
图11是示出制冷剂流通部92的概要的立体图。
图12是表示本发明的第3实施方式所涉及的车辆200的概要的图。
图13是本发明的第4实施方式所涉及的逆变器1(2)主电路图。
具体实施方式
以下，通过发明的实施方式来说明本发明，但以下的实施方式并非对权利要求所涉及的发明进行限定。此外，实施方式中说明的所有特征的组合并不全是解决发明的技术问题的技术方案所必须的。
图1是示意性表示本发明的第1实施方式所涉及的逆变器1的一个示例的立体图。逆变器1包含半导体模块100和电容器装置150即可。半导体模块100包括半导体装置70和冷却装置10。本示例的半导体模块100包括半导体装置70，该半导体装置70具有3组输入端子(P端子82、N端子81)、输出端子83U、83V、83W，该半导体模块100作为构成三相交流逆变器的装置起作用。本示例的半导体装置70载置于冷却装置10。本说明书中，将载置有半导体装置70的冷却装置10的面作为xy平面，将与xy平面垂直的面作为z轴。xyz轴构成右手坐标系。本说明书中，在z轴方向上将从冷却装置10朝向半导体装置70的方向称为上方，将相反的方向称为下方，上方和下方并不限定于重力方向。此外，本说明书中，各构件的面中，将上侧的面称为上表面，将下侧的面称为下表面，将上表面和下表面之间的面称为侧面。本说明书中，俯视表示从z轴正方向观察半导体模块100。
半导体模块100可以与外部的电容器装置150相连接。电容器装置150包括3组端子(153－1、153－2)、内部电容器和电源端子155。半导体模块100的N端子81和P端子82经由端子153与电容器装置150的内部电容器并联电连接。另外，半导体装置70中的输出端子83U、83V、83W可以电连接至负载、例如车辆等的电动机。
半导体模块100的冷却装置10能利用2根管道90连接至外部的制冷剂供给源。冷却装置10从一个管道90输入制冷剂，制冷剂在冷却装置10的内部循环后，从冷却装置10输出到另一个管道90。
电容器装置150包括：收纳内部电容器等电路要素的壳体151；分别从壳体151向外部突出的3组端子153－1、153－2；电连接至外部电源的负极的负的电源端子155－1；以及电连接至外部电源的正极的正的电源端子155－2。端子153－1、153－2与电源端子155－1、155－2分别在电容器装置150中彼此电连接。负的电源端子155－1与正的电源端子155－2可以连接至外部电源例如电池等的电极。
3个端子153－1可以分别电连接至半导体模块100的3个N端子81。此外，3个端子153－2可以分别电连接至半导体模块100的P端子82。
在逆变器1中，电容器装置150的内部电容器由于逆变器1的动作而发热，电容器所发出的热量传导至半导体模块100。本实施方式的逆变器1的半导体模块100通过将电容器的热量经由半导体装置70散热到冷却装置10，从而能使逆变器1整体冷却。
图2和图3是表示本发明的第1实施方式所涉及的半导体模块100的一个示例的示意性的立体图和剖视图。用图1说明的逆变器1也可以是图2和图3所示出的半导体模块100的一个用途例。
如图所示，半导体模块100包括：半导体装置70(70－1、70－2、70－3)和冷却装置10。半导体装置70载置于冷却装置10的上表面。半导体装置70包括：输入端子(N端子81、P端子82)、输出端子(83U、83V、83W)、引线框(布线部)73(73-1、73-2、73-3、73-4)、电路基板76、金属体77、半导体芯片78。
半导体装置70可以包含3块电路基板76。电路基板76还可以设置有电路板75。在电路板75可以搭载有2个半导体芯片78。电路基板76、半导体芯片78、引线框73以及金属体77可以收纳在收纳部72。输入端子(N端子81、P端子82)和输出端子(83U、83V、83W)可以一体设置在收纳部72。
输入端子(N端子81、P端子82)分别电连接至电容器装置150的端子153－1以及端子153－2，由此，可以电连接至电容器装置150的内部电容器和外部电源的负极和正极。输出端子83U、83V、83W可以分别电连接至例如外部电动机。
引线框73是用铜、铜合金或铝等导电材料形成的板状的布线。引线框73的表面可以形成有镀膜。引线框73－1和引线框73－2具有一个端部(第1端部、第3端部)以及另一个端部(第2端部、第4端部)，沿一个方向延伸，一个端部连接至输入端子(N端子81、P端子82)。引线框73通过焊料等接合材料或激光焊接、钨极惰性气体保护焊或电阻焊等焊接，分别接合至半导体芯片78的上表面、金属体77、电路板75、N端子81、P端子82以及输出端子83U、83V、83W。由此，引线框73连接在电路基板76上的各电路要素之间，此外，分别将电路基板76上的各电路要素与N端子81、P端子82、以及输出端子83U、83V、83W相连接。
电路基板76作为一个示例是层叠基板，依次包含：具有上表面和下表面的绝缘板；设置在绝缘板的上表面的电路层；设置在下表面的金属层。电路基板76具有上表面和下表面，下表面配置在冷却装置10的上表面。如图3所示，电路基板76可以靠远离电容器装置150的方向，配置在冷却装置10的上表面。电路基板76作为一个示例，经由金属层利用焊料等固定在冷却装置10的上表面。此外，在电路基板76的上表面侧，沿着引线框73－1和引线框73－2所延伸的一个方向，设置有电路层的一个示例即电路板75(第1电路板、第2电路板、第3电路板)，经由电路板75固定有2个半导体芯片78。电路层可以包含多个电路板75。
电路基板76例如可以是DCB(Direct Copper Bonding：直接铜键合)基板或AMB(Active Metal Brazing：活性金属钎焊)基板。绝缘板可以使用氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)等陶瓷材料来形成。电路层和金属层可以是包含铜或铜合金等金属的板材。
电路板75用铜等导电材料形成。电路板75通过焊接、钎焊等固定于电路基板76的上表面侧。在电路板75的上表面，通过焊料等电连接、机械连接、即以电回路的方式直接连接。另外，电路板75可以通过引线等与其他导电构件电连接。
金属体77可以是由热传导率高于树脂的金属、例如铜、银、金以及铝等至少任一个金属、优选为铜或铜合金来形成的块状的构件。金属体77实质上为长方体。金属体77的一端连接至引线框73，另一端经由电路板75连接至电路基板76的上表面。换言之，金属体77连接在引线框73－1和引线框73－2与电路板75的上表面之间。金属体77作为一个示例通过焊料等固定于电路板75的上表面。由电容器装置150产生的热能经由端子153－1、N端子81、引线框73－1、金属体77－1和电路基板76而移动至冷却装置10。此外，由电容器装置150产生的热也能经由端子153－2、P端子82、引线框73－2、金属体77－3和电路基板76而移动至冷却装置10。此外，由半导体芯片78产生的热也能经由包含引线框73、金属体77和电路基板76的路径而移动至冷却装置10。
2个半导体芯片78是纵向型半导体元件，具有顶部电极和底部电极。半导体芯片78分别作为一个示例，包含：形成于硅等的半导体基板的绝缘栅双极晶体管(IGBT)、MOS场效应晶体管(MOSFET)以及续流二极管(FWD)等元件。各半导体芯片78可以是将IGBT和FWD形成于一块半导体基板的反向导通IGBT(RC-IGBT)。在RC-IGBT中，IGBT和FWD可以反向并联连接。
各半导体芯片78(半导体芯片、第2半导体芯片)具有顶部电极和底部电极，底部电极连接至电路板75(第2电路板、第3电路板)的上表面。一个半导体芯片78(半导体芯片)的顶部电极连接至引线框73－1的另一个端部(第2端部)。另一个半导体芯片78(第2半导体芯片)的顶部电极经由引线框73－3和引线框73－4而连接至输出端子。各半导体芯片78的顶部电极可以是发射极、源极或阳极电极，底部电极可以是集电极或阴极电极。各半导体芯片78中的半导体基板可以是碳化硅、氮化镓。
包含IGBT、MOSFET等开关元件的半导体芯片78具有控制电极。半导体模块100可以具有连接至半导体芯片78的控制电极的控制端子。开关元件能经由控制端子被外部的控制电路控制。
收纳部72是由例如热固性树脂、紫外线固化型树脂等绝缘材料形成的框体，并收纳半导体装置70的各构成要素。收纳部72具有收纳半导体芯片78、电路基板76、电路板75、引线框73、金属体77以及其他电路要素的内部空间。在收纳部72的内部空间可以填充有对半导体芯片78、电路基板76、电路板75、引线框73、金属体77以及其他电路要素进行密封的密封部74。密封部74是包含例如硅胶或环氧树脂等树脂的绝缘构件。此外，在图1中，为了简化说明，省略收纳部72和密封部74的图示。
冷却装置10具有顶板20和外壳40。顶板20可以是具有与xy平面平行的上表面(正面)22和下表面(背面)24的板状的金属板。顶板20可以具有相对的2个短边26和相对的2个长边28。短边26与x轴方向平行，长边与y轴方向平行。作为一个示例，顶板20由含铝的金属形成。在顶板20的上表面22载置有半导体装置70。将在各半导体芯片78和电容器装置150中产生的热传递至顶板20。按照顶板20、电路基板76、以及半导体芯片78的顺序进行配置。在顶板20和电路基板76之间、以及电路基板76和半导体芯片78之间利用焊料等构件进行热连接。在顶板20和内部电容器之间也可以利用端子153、N端子81、P端子82、引线框73以及金属体77等构件进行热连接。电路基板76可以通过焊料等直接固定于顶板20的上表面22。收纳部72可以在顶板20的上表面22将配置有电路基板76等的区域包围来进行设置。收纳部72可以与顶板20的上表面22粘接。在其他示例中，半导体装置70可以具有在收纳部72的下表面露出的基板，在该基板的上表面固定有电路基板76，该基板可以固定于顶板20的上表面22。
外壳40具有框部62和主体部64。框部62在xy平面上包围主体部64和制冷剂流通部92来进行配置。制冷剂流通部92由主体部64的内表面和顶板20的下表面划定。制冷剂流通部92配置在顶板20的下表面24侧。制冷剂流通部92是供导入至冷却装置10的LLC或水等制冷剂流通的区域。制冷剂与配置有电路基板76的顶板20的下表面24相接触，能对半导体装置70进行冷却。制冷剂流通部92是与顶板20的下表面24相接的密闭空间。外壳40在框部62处与顶板20的下表面24直接或间接地紧密接触来配置。由此，将制冷剂流通部92密封。另外，间接紧密接触是指通过设置在顶板20的下表面24和外壳40之间的密封材料、粘结剂、焊材、或其他构件，使顶板20的下表面24与外壳40紧密接触的状态。紧密接触是指制冷剂流通部92的内部的制冷剂没有从该紧密接触部分漏出的状态。顶板20和外壳40优选为钎焊。顶板20和外壳40可以由同一成分的金属形成，焊材可以由熔点低于顶板20等的金属形成。可以使用含有铝的金属作为金属。
在制冷剂流通部92的内部配置有散热片94。散热片94沿着z轴方向延伸，具有2个端部。散热片94的上端与顶板20的下表面24热连接及机械连接，从下表面24朝制冷剂流通部92延伸。散热片94的下端98可以与主体部64相接触，也可以远离。若在两者之间有间隙，则即使在主体部64上产生翘曲等，也不易在散热片94和主体部64之间产生应力。各半导体芯片78所产生的热和电容器装置150的内部所产生的热能移动至通过散热片94的附近的制冷剂。由此，能对各半导体芯片78和电容器装置150的内部的电容器进行冷却。
散热片94可以包含相对于xy平面大致垂直地设置的柱状或板状的多个要素。多个要素可以在xy平面上以规定图案进行配置。柱状的要素可以是xy截面为圆、椭圆或多边形的销。板状的要素可以是直板或波浪形(蜿蜒)板。散热片94的要素的另一个示例可以是将具有成为制冷剂流路的多个孔的板在z轴方向上层叠来得到。如图3所示，散热片94可以靠远离电容器装置150的方向，配置在外壳40内。另外，散热片94的结构不限于上述示例。
本说明书中，将设置有散热片94的区域称为翅片区域95。在俯视时(本示例中从与xy平面垂直的z轴方向观察到的图)，翅片区域95可以是矩形，可以具有平行于x轴方向的相对的2个短边以及平行于y轴方向的相对的2个长边(第1边界和第2边界)。翅片区域95包含设置有散热片94的要素的区域、以及散热片94的要素间的流路。
在俯视时，在制冷剂流通部92设置有夹着散热片94配置的第1制冷剂流路30－1和第2制冷剂流路30－2。本示例的第1制冷剂流路30－1和第2制冷剂流路30－2在x轴方向上夹着散热片94。此外，各个制冷剂流路30沿着散热片94在y轴方向(长边方向)上延伸地设置。从输入端子(N端子81、P端子82)侧按照第1制冷剂流路30－1、散热片94、以及第2制冷剂流路30－2的顺序进行配置。
在主体部64的分别与第1制冷剂流路30－1和第2制冷剂流路30－2相对应的位置设置有开口部42。连通到第1制冷剂流路30－1的开口部42－1作为用于导入制冷剂的导入口起作用，连通到第2制冷剂流路30－2的开口部42－2作为用于导出制冷剂的导出口起作用。可以将开口部42－1作为导出口，将开口部42－2作为导入口，将冷却装置10连接至外部的冷却系统。可以在各个开口部42任意地连接有传送制冷剂的管道90。
制冷剂流路30是指在制冷剂流通部92中具有规定的高度(z轴方向的长度)以上的高度的空间。规定的高度可以是顶板20和主体部64之间的距离。
将与顶板20的下表面24平行并且与长边方向(y轴方向)垂直的方向(x轴方向)作为制冷剂流路30的宽度方向。
图4是表示设置于半导体装置70的电路基板76的电路要素等的配置例与制冷剂的流动方向的俯视图，图5是表示翅片区域95与半导体装置70的配置例的俯视图。图4是仅图示出包含于半导体装置70的U相单元70－1，图5图示出U相单元70－1、V相单元70－2、W相单元70－3。U相单元70－1、V相单元70－2、W相单元70－3可以具有彼此相同的结构。以下，对于U相单元70－1进行说明。
U相单元70－1包含大致呈长方形的电路基板76和金属体77。在电路基板76的上表面侧设置有彼此隔开规定间隔的3个电路板75－1、75－2、75－3。在电路板75－1、75－2、75－3的上表面分别设置有金属体77－1、77－2、77－3。U相单元70－1还包含配置于电路板75－2的半导体芯片78－4、配置于电路板75－3的半导体芯片78－1。
电路板75－1物理连接至金属体77－1，即直接或经由焊料等间接地与金属体77－1相接触，由此与金属体77－1热连接。在俯视时，电路板75－1具有比与金属体77－1的接触面积更大的面积。换言之，在从电路基板76的上表面侧观察时，电路板75－1具有比金属体77－1更大的面积。此外，电路板75－1作为一个示例大致呈长方形。
电路板75－2分别与金属体77－2和半导体芯片78－4物理连接、电连接并且热连接，在俯视时，电路板75－2具有比与金属体77－2和半导体芯片78－4的接触面积更大的面积。换言之，在从电路基板76的上表面侧观察时，电路板75－2具有比金属体77－2和半导体芯片78－4的总面积更大的面积。电路板75－2可以包含长边部(L2)和短边部(S2)。电路板75－2是长边部与短边部相接合得到的，因此在俯视时其外缘可以具有大致L字形的图案。长边部可以具有大致长方形，短边部可以具有大致正方形。电路板75－2的长边部可以沿着引线框73－1和引线框73－2所延伸的一个方向(x轴方向)延伸。
电路板75－3分别与金属体77－3和半导体芯片78－1物理连接、电连接并且热连接，在俯视时，电路板75－3具有比与金属体77－3和半导体芯片78－1的接触面积更大的面积。换言之，在从电路基板76的上表面侧观察时，电路板75－3具有比金属体77－3和半导体芯片78－1的总面积更大的面积。电路板75－3可以包含长边部(L3)和短边部(S3)。电路板75－3也是长边部与短边部相接合得到的，因此在俯视时其外缘可以具有大致L字形的图案。长边部可以具有大致长方形，短边部可以具有大致正方形。电路板75－3的长边部也可以沿着引线框73－1和引线框73－2所延伸的一个方向(x轴方向)延伸。
电路板75－2可以在电路基板76的上表面配置成使得其长边部与电路板75－3的短边部相向。电路板75－2的长边部与电路板75－3的短边部可以隔开沿x轴方向延伸的规定宽度的间隙(g)来进行配置。电路板75－3可以在电路基板76的上表面配置成使得其长边部与电路板75－2的短边部相向。电路板75－3的长边部与电路板75－3的短边部可以隔开沿x轴方向延伸的规定宽度的间隙来进行配置。电路板75－2和电路板75－3可以对于任何一点顺时针移动时，它们的图案实质上重叠。电路板75－1的短边方向的长度、电路板75－2的长边部的短边方向的长度、以及电路板75－3的长边部的短边方向的长度作为一个示例彼此大致相等。此外，作为一个示例，电路板75－1、电路板75－2以及电路板75－3以该长度的大致6分之一的一定宽度彼此隔开间隔。
金属体77(金属体、第2金属体)可以是长方体形状的金属块。金属体77可以至少具有与xy平面平行的底面、z轴方向的高度(厚度)。通过将具有规定体积的金属体77设置于引线框73和电路板75之间，从而引线框73与电路板75能电耦合、机械连结、并且热耦合。通过金属体77具有规定的高度，从而密封部74能无间隙地填充在引线框73和电路板75之间。
在俯视时，金属体77－1具有大致长方形，位于电路板75－1的上表面的大致中央位置，长边方向与电路板75－1的长边方向(y轴方向)大致一致。在从电路基板76的上表面侧观察时，金属体77－1的纵向尺寸和横向尺寸比电路板75－1的纵向尺寸和横向尺寸都要小，作为一个示例，在金属体77－1的周围，存在电路板75－1的不与金属体77－1相接触的区域。
在俯视时，金属体77－2具有大致长方形，位于电路板75－2的长边部的上表面的大致中央位置，长边方向与电路板75－2的长边部的长边方向(x轴方向)大致一致。在从电路基板76的上表面侧观察时，金属体77－2的纵向尺寸和横向尺寸比电路板75－2的长边部的纵向尺寸和横向尺寸都要小，作为一个示例，在金属体77－2的周围，存在电路板75－2的不与金属体77－2相接触的区域。
在俯视时，金属体77－3具有大致长方形，位于电路板75－3的长边部的上表面的大致中央位置，长边方向与电路板75－3的长边部的长边方向(x轴方向)大致一致。在从电路基板76的上表面侧观察时，金属体77－3的纵向尺寸和横向尺寸比电路板75－3的长边部的纵向尺寸和横向尺寸都要小，作为一个示例，在金属体77－3的周围，存在电路板75－3的不与金属体77－3相接触的区域。
半导体芯片78－1和半导体芯片78－4分别与电路板75－3和电路板75－2的短边部相连接。半导体芯片78－1和半导体芯片78－4的外形例如都是大致矩形或大致正方形，在从电路基板76的上表面侧观察时，半导体芯片78－1和半导体芯片78－4各自的纵向尺寸和横向尺寸比电路板75－3和电路板75－2各自的短边部的纵向尺寸和横向尺寸都要小。作为一个示例，在半导体芯片78－1和半导体芯片78－4各自的周围，存在电路板75－3和电路板75－2各自的不与各个半导体芯片78－1和半导体芯片78－4相接触的区域。
此外，在从电路板75－2和电路板75－3的各个长边部的延伸方向(x轴方向)观察时，半导体芯片78－1和半导体芯片78－4彼此仅一部分重叠。换言之，半导体芯片78－1和半导体芯片78－4相对于图4所示的沿着电路基板76的长边方向延伸的电路基板76的中心线，朝相反方向(y轴方向)偏移的方式交错配置。此外，在从x轴方向观察时，半导体芯片78－1和半导体芯片78－4可以彼此完全重叠、即一致。
若要实现半导体模块100的小型化，则电路基板76也必须变小，电路基板76上的各半导体芯片也彼此紧密配置，其结果，在半导体芯片间发生热干扰。对此，在本实施方式的半导体模块100中，如上所述，配置有半导体芯片78－1、78－4的电路板75－3、75－2都具有大致L字形的图案，在彼此隔开间隔的状态下在电路基板76的上表面配置成使得各个长边部在y轴方向上彼此相向，并且各个短边部在x轴方向上彼此相向。利用该配置，无浪费地使用较小的电路基板76上的面积。并且，如图4所示，半导体芯片78－1、78－4相对于沿着电路基板76的长边方向延伸的电路基板76的中心线交错配置，此外，在半导体装置70的下部的冷却装置10内，与电路基板76的长边方向相同的方向上有制冷剂流过，因此容易使相对未受一个半导体芯片等上产生的热量的影响的制冷剂到达另一个半导体芯片的下部。
金属体77－3如图4所示配置在电容器装置150侧，并且配置在与半导体芯片78－1相同的金属焊盘75－2上。利用该配置，金属体77－3受到电容器装置150和半导体芯片78－1双方的发热影响。另一方面，金属体77－1如图4所示，配置在电容器装置150侧，但配置在与配置有半导体芯片78－4的金属焊盘75－2不同的金属焊盘75－1上。利用该配置，金属体77－1受到电容器装置150的发热影响，但不易受到半导体芯片78－4的发热影响。如后述的图5所示，金属体77－3经由导电性构件连接至P端子82，金属体77－1经由另一个导电性构件连接至N端子81，但如上所述，金属体77－3和金属体77－1从外部接收到的热量存在差异。
因此，在金属体77－3和金属体77－1中，金属体77－3的底面面积可以大于金属体77－1的底面面积，换言之，金属体77－1的底面积可以小于金属体77－3的底面积。优选为，与金属体77－1相比，金属体77－3的底面的短边相对更短，并且长边相对更长即可。通过采用上述的形状，能相对提高金属体77－3的散热效率。
在半导体装置70中，金属体77－1的底面的长边短于金属体77－3的底面的长边，金属体77－1的底面的长边与x轴方向正交，金属体77－3的底面的长边与x轴方向平行即可。由此，通过设置金属体77－1、77－3，从而能使装置小型化。
金属体77－3和金属体77－1可以具有相同高度，在上述情况下，金属体77－3的体积也相对变大，由此金属体77－3的热容量也相对变大。由此，根据本实施方式，半导体模块100通过根据分别连接到P端子82和N端子81的金属体77－3与金属体77－1从外部接收到的热量差，来改变金属体77－3和金属体77－1的结构，从而能使P端子82和N端子81大致相同地冷却。
图5中，在各个U相单元70－1、V相单元70－2、W相单元70－3图示出4个引线框73－1、73－2、73－3、73－4。此外，用虚线表示上述的冷却装置10的顶板20的下表面24中的设置有散热片94的翅片区域95，U相单元70－1、V相单元70－2、W相单元70－3都配置在翅片区域95的内侧。翅片区域95分别在输入端子(N端子81、P端子82)侧(x轴方向)具有第1边界95a，在作为第1边界95a的相反侧的输出端子83侧(x轴负侧)具有第2边界95b。电路基板76分别在输入端子(N端子81、P端子82)侧具有第1端76a，在作为第1端的相反侧的输出端子83侧具有第2端76b。
U相单元70－1、V相单元70－2、W相单元70－3可以具有相同的结构。以下主要说明U相单元70－1的结构，省略V相单元70－2、W相单元70－3的重复说明。
引线框73－1例如具有大致一定宽度的带状，沿具有大致长方形的U相单元70－1的长边方向(x轴方向)延伸。引线框73－1作为布线部的一个示例，具有一端73－1a和另一端73－1b，一端73－1a与N端子81物理连接、电连接并且热连接，另一端73－1b与半导体芯片78－4的上表面物理连接、电连接并且热连接。一端73－1a和另一端73－1b的y轴方向的宽度可以相同，也可以不同。引线框73－1在一端73－1a和另一端73－1b之间、延伸方向的大致中央，与金属体77－1物理连接并且热连接。换言之，金属体77－1在引线框73－1连接至相比于半导体芯片78－4更靠N端子81侧。金属体77－1与引线框73－1和电路基板76的上表面相连接。此外，在俯视时，金属体77－1配置在电路基板76的上表面的与翅片区域95相对应的位置。通过上述结构，半导体芯片78－4和电容器装置150的内部电容器各自产生的热至少通过引线框73－1和金属体77－1而有效地移动到冷却装置10的散热片94。能有效地对半导体芯片78－4和电容器装置150的内部电容器进行冷却。另外，半导体芯片78－4所产生的热即使在经由电路板75－2和电路基板76的路径上也会释放到冷却装置10。
引线框73－2具有大致一定宽度的带状，沿具有大致长方形的U相单元70－1的长边方向(x轴方向)延伸。引线框73－2作为第2布线部的一个示例，具有一端73－2a和另一端73－2b，一端73－2a与P端子82物理连接、电连接并且热连接，另一端73－2b与金属体77－3物理连接、电连接并且热连接。一端73－2a和另一端73－2b的y轴方向的宽度可以相同，也可以不同。金属体77－3位于金属电路板75－3的长边部上，相比于半导体芯片78－1更靠P端子82侧。金属体77－3与引线框73－2和电路基板76的上表面相连接。此外，在俯视时，金属体77－3配置在电路基板76的上表面的与翅片区域95相对应的位置。通过上述的配置，电容器装置150的内部电容器所产生的热能通过引线框73－2和金属体77－3而移动到冷却装置10。引线框73－1、73－2和金属体77－1、77－3的配置能有效地对电容器装置150的内部电容器进行冷却。
引线框73－3具有大致一定宽度的带状，沿具有大致长方形的U相单元70－1的短边方向(y轴方向)延伸。引线框73－3的一端73－3a与半导体芯片78－1的上表面物理连接、电连接并且热连接，另一端73－3b与金属体77－2物理连接、电连接并且热连接。上述的结构能使半导体芯片78－1所产生的热通过引线框73－3和金属体77－2而移动到冷却装置10，能有效地对半导体芯片78－1进行冷却。另外，半导体芯片78－1所产生的热即使在经由电路板75－3和电路基板76的路径上也会释放到冷却装置10。
引线框73－4具有大致一定宽度的带状，沿具有大致长方形的U相单元70－1的长边方向(x轴方向)延伸。引线框73－4的一端与引线框73－3的上表面物理连接、电连接并且热连接，另一端与输出端子83(83U、83V、83W)物理连接、电连接并且热连接。
如图5所示，在本实施方式中的半导体模块100中，金属体77－3相比于金属体77－1更远离电路基板76的第1端76a来进行配置。金属体77－3的长边配置成与引线框73－2的延伸方向平行。在俯视时引线框73－2的宽度可以小于引线框73－1。上述结构可较容易地使引线框73－2弯曲，其结果，使引线框73－2、金属体77－3和P端子82的连接变得容易。引线框73－2、金属体77－3以及P端子82可以通过焊接、激光焊、钨极惰性气体保护焊、电阻焊等焊接来接合。
另外，如图1所示，引线框73－1、引线框73－2、引线框73－3以及引线框73－4可以分别在z轴方向上具有多段弯曲的形状。另外，引线框73－3和引线框73－4可以彼此分开，一部分重叠，进行物理连接、电连接并且热连接，但也可以作为一体。
图6是表示冷却装置10中的翅片区域95的配置例、散热片94的形状和制冷剂的流动方向的图，图7是表示冷却装置10中的翅片区域95和半导体装置70的配置例、以及制冷剂的流动方向的图。在各图中，面向附图，将左侧所示的管道90作为制冷剂的导入口，将右侧所示的管道90作为制冷剂的导出口。此外，用空心箭头示意性表示从导入口流入的制冷剂通过第1制冷剂流路30－1，通过散热片94内，通过第2制冷剂流路30－2从导出口流出的情况。
如图6所示，本实施方式的冷却装置10的散热片94中，相对于xy平面大致垂直地设置的板状的多个结构物以波形图案配置在xy平面上。在图6中，将朝向附图从位于左侧的第1制冷剂流路30－1的侧壁到翅片区域95的第1边界95a为止的x方向距离用Win表示，将朝向附图从位于右侧的第2制冷剂流路30－2的侧壁到翅片区域95的第2边界95b为止的x方向距离用Wout表示。同样，在图7中，将朝向附图从位于左侧的翅片区域95的长边(第1边界95a)到U相单元70－1、V相单元70－2、W相单元70－3的第1端76a为止的x方向距离用Din表示，将朝向附图从位于右侧的翅片区域95的长边(第2边界95b)到U相单元70－1、V相单元70－2、W相单元70－3的第2端76b为止的x方向距离用Dout表示。
半导体模块100优选为满足(1)第1关系“Dout>Din”，即相对于电路基板76，散热片94靠电容器装置150(半导体模块100的P端子82、N端子81)进行配置。换言之，如图7所示，优选为电路基板76朝向附图配置在翅片区域95上的x方向的左侧、即远离电容器装置150的方向。半导体模块100通过满足第1关系，从而将整个金属体77－1、77－3配置在散热片94上，使两者热连接面积变大，因此能充分确保从电容器装置150到冷却装置10的路径，能降低电容器装置150的端子153的温度。
此外，半导体模块100优选为(2)相对于制冷剂入口和制冷剂出口的中心线，电路基板76远离电容器装置150(半导体模块100的P端子82、N端子81)来进行配置。通过该配置，半导体模块100能获得上述相同的效果。
此外，半导体模块100满足(3)第2关系“Wout>Win”、即通过使制冷剂入口侧的第1制冷剂流路30－1的截面积相对变小，从而能使多个电路基板76下部的制冷剂的流动均匀化。
半导体模块100优选为按照上述(1)、(2)、(3)的顺序满足各个条件，本实施方式中的半导体模块100作为一个示例满足上述(1)、(2)以及(3)中的任意一个。
根据以上的第1实施方式的逆变器1，伴随逆变器1的动作的半导体装置70和电容器装置150的热能有效地移动到冷却装置10，因此能提高包含电容器的逆变器1整体的冷却效率。
在以上的第1实施方式的逆变器1中，半导体装置70在N端子81和半导体芯片78－4、78－5、78－6之间分别具备金属体77－1。相对于该逆变器1，准备半导体装置不具备该金属体77－1的比较例的逆变器，并对内部电容器的温度上升进行仿真。其结果，可确认到：比较例的逆变器中内部电容器的温度上升为13.6℃，另一方面，第1实施方式的逆变器1中内部电容器的温度上升为11.7℃，低1.9℃，从而能使内部电容器的发热降低15％。
由此，逆变器1能提高内部电容器的冷却效率，因此能减小内部电容器的静电电容进行设计，由此能减小内部电容器的规模，能降低内部电容器的成本。
图8是表示本发明的第2实施方式所涉及的逆变器2的一个示例的示意性的立体图。第2实施方式的逆变器2中，作为与第1实施方式的逆变器1的主要的不同点，如图9所示，半导体模块101的冷却装置1在x轴方向的两端具有沿着z轴负方向延伸的倾斜部32，将制冷剂导出到冷却装置11的2个管道91连接到倾斜部32的下方。第2实施方式的逆变器2中，针对与第1实施方式所涉及的逆变器1相同的结构使用相同的参照编号，之后省略与第1实施方式重复的说明。
图9是表示本发明的第2实施方式所涉及的半导体模块101的一个示例的示意性的剖视图。半导体模块101中的冷却装置11的第1制冷剂流路30－1和第2制冷剂流路30－2分别具有流路底面。流路底面是与制冷剂相接触的面，并且是朝向上方的面。本示例的流路底面具有倾斜部32(32－1、32－2)和底部34(34-1、34-2)。在x轴方向上，倾斜部32与翅片区域95的中央位置96的距离越靠近，则倾斜部32与z轴方向上的散热片94的下端98的距离D1越小。例如，相对于散热片94配置在x轴负侧并且配置在z轴负侧的倾斜部32－1在x轴上的位置朝正向变得越大，则z轴上的位置朝正向变得越大。此外，相对于散热片94配置在x轴正侧并且配置在z轴负侧的倾斜部32－2在x轴上的位置朝负向变得越大，则z轴上的位置朝正向变得越大。
分别在第1制冷剂流路30－1和第2制冷剂流路30－2中，倾斜部32的至少一部分设置于散热片94的下方。第1制冷剂流路30－1和第2制冷剂流路30－2的至少一个可以将整个倾斜部32设置于散热片94的下方。各个开口部42配置于倾斜部32的z轴方向的下端的附近。
通过设置上述的倾斜部32，从而能使从任一个开口部42导入的制冷剂朝散热片94的下端98流动。因此，能使制冷剂有效地流通到散热片94中的靠近顶板20的区域为止，能有效地对各半导体芯片78和电容器装置150的内部电容器进行冷却。
尤其，如图9所示，若在散热片94的下端98与主体部64之间设置空间，则制冷剂在该空间中流过，半导体装置70与电容器装置150的内部电容器的冷却效率降低，但根据本示例，使制冷剂流通到靠近顶板20的区域为止，能有效地对各半导体芯片78与电容器装置150的内部电容器进行冷却。
另外，在xz截面中，延长各倾斜部32后得到的直线71可以分别与各个半导体芯片78和金属体77交叉。由此，能使制冷剂容易朝各半导体芯片78和金属体77流动，能有效地对各半导体芯片78和电容器装置150的内部电容器进行冷却。
底部34是与倾斜部32相连接的面。底部34可以相对于x轴朝与倾斜部32相反方向倾斜，也可以与x轴平行。此外，主体部64可以具有侧壁36(36－1、36－2)。侧壁36将底部34与框部62相连接。侧壁36可以在xz平面上与倾斜部32平行地进行设置。由此，能使从开口部42导入的制冷剂更容易地朝散热片94的下端98流动。但是，侧壁36也可以在xz平面上与倾斜部32不平行地进行设置。
图10是表示散热片94、第1制冷剂流路30－1和第2制冷剂流路30－2的xy面上的配置例的图。在图10中，示出将第1制冷剂流路30－1和第2制冷剂流路30－2投影到与散热片94的下端平行的面(图9中的A-A面)的图。图10中，用虚线表示该面中的倾斜部32和底部34的位置。此外，用实线表示该图中的侧壁36的位置。图10所示的散热片94具有在xy平面上离散地配置的棒状的结构体，但散热片94的结构不限于此。
各个制冷剂流路30在y轴方向上具有2个端部44。在图10中，第1制冷剂流路30－1具有第1端部44－1和第3端部44－3，第2制冷剂流路30－2具有第2端部44－2和第4端部44－4。第1端部44－1和第2端部44－2是相同侧的端部，第3端部44－3与第4端部44－4是相同侧的端部。相同侧是指同一制冷剂流路中的2个端部44在y轴上的相对位置。例如，第1端部44－1相对于第3端部44－3配置在y轴正向侧，第2端部44－2相对于第4端部44－4配置在y轴正向侧。即，第1端部44－1和第2端部44－2都配置在y轴正向侧。在俯视时，第1制冷剂流路30－1和第2制冷剂流路30－2的长边方向可以彼此与y轴方向平行，并且可以与翅片区域95的长边和顶板20的长边平行。
第1开口部42－1设置在第1制冷剂流路30－1的第1端部44－1侧。第2开口部42－2设置在第2制冷剂流路30－2的第2端部44－2侧。即，2个开口部42设置在外壳40中的制冷剂流路30的相同侧。各个开口部42与传送制冷剂的管道91相连接。
如图9所说明的那样，各个制冷剂流路30与散热片94重叠地配置。更具体而言，各个制冷剂流路30在图10中用虚线表示的翅片区域95的y轴方向的全长上，与翅片区域95在x轴方向上具有规定的重叠宽度W来进行配置。重叠宽度W可以是无论y轴的位置如何都一定，也可以不同。重叠宽度W可以是在第1制冷剂流路30－1和第2制冷剂流路30－2都相同，也可以不同。
图11是示出制冷剂流通部92的概要的立体图。如在图9和图10中说明的那样，制冷剂流通部92在x轴方向的两端具有沿y轴方向延伸的制冷剂流路30。各个制冷剂流路30具有倾斜部32，该倾斜部32从x轴方向的外侧朝内侧，z轴方向的位置逐渐变大。x轴方向的外侧是指远离制冷剂流通部92在x轴方向的中央的一侧，内侧是指靠近制冷剂流通部92的中央的一侧。图11的示例中，各个倾斜部32设置在制冷剂流通部92的y轴方向的整个长度上。
即使根据第2实施方式的逆变器2，也能起到与第1实施方式的逆变器1相同的效果。
图12是表示本发明的第3实施方式所涉及的车辆200的概要的图。车辆200是至少用电力来产生一部分推进力的车辆。作为一个示例，车辆200是用电动机等电力驱动设备来产生全部推进力的电动车、或并用电动机等电力驱动设备和用汽油等燃料驱动的内燃机的混合动力汽车。
车辆200具备控制电动机等电力驱动设备的控制装置210(外部装置)。在控制装置210中设置有半导体模块100(101)。半导体模块100(101)可以控制提供给电力驱动设备的电力。
图13是本发明的第4实施方式所涉及的逆变器1(2)主电路图。如上所述，逆变器1(2)的半导体模块100(101)可以是作为具有输出端子83U、83V及83W的三相交流逆变器电路起作用，可以是驱动车辆的电动机的车载单元的一部分。
在半导体模块100(101)中，半导体芯片78－1、78－2及78－3可以构成上臂，半导体芯片78－4、78－5及78－6可以构成下臂。一组半导体芯片78－1、78－4构成支路(U相)。一组半导体芯片78－2、78－5、一组半导体芯片78－3、78－6也同样构成支路(V相、W相)。在半导体芯片78－4中，发射极电极可以与输入端子N1(N端子81)电连接，而集电极电极与输出端子83U电连接。在半导体芯片78－1中，发射极电极与输出端子83U电连接，集电极电极与输入端子P1(P端子82)电连接。同样，在半导体芯片78－5、78－6中，发射极电极分别与输入端子N2(N端子81)、N3(N端子81)电连接，集电极电极分别与输出端子83V、83W电连接。并且，在半导体芯片78－2、78－3中，发射极电极分别与输出端子83V、83W电连接，集电极电极分别与输入端子P2(P端子82)、P3(P端子82)电连接。
各半导体芯片78－1～78－6可以根据输入到相对应的控制端子的信号交替地进行开关。在本示例中，各半导体芯片78可以在开关时发热。输入端子P1、P2、P3分别与外部电源的正极相连接，输入端子N1、N2、N3分别与外部电源的负极相连接，输出端子83U、83V、83W分别与负载相连接。此外，各半导体芯片78－1～78－6与电容器装置150的内部电容器156并联连接。输入端子P1、P2、P3可以彼此电连接，此外，其他输入端子N1、N2、N3也可以彼此电连接。
在半导体模块100(101)中，多个半导体芯片78－1～78－6可以分别是RC-IGBT(反向导通IGBT)半导体芯片。此外，半导体芯片78－1～78－6可以分别包含MOSFET、IGBT等晶体管和二极管的组合。
以上，对于本发明基于实施方式进行了说明，但是本发明的技术范围不限于上述实施方式所记载的范围。能够在上述实施方式的基础上进行各种变更或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由权利要求范围的记载可以明确，施加了这种变更或改进的方式也包含在本发明的技术范围内。
应当注意的是，权利要求书、说明书以及附图中所示的装置、系统、程序及方法中的动作、顺序、步骤、以及阶段等的各处理的执行顺序只要没有特别明确地示出为“之前”、“先前”等，此外只要不是在之后的处理中使用之前的处理的输出，则可以按照任意的顺序来实现。权利要求书、说明书以及附图中的动作流程中，为了方便说明，使用了“首先”、“然后”等，但并不意味着一定要按照这样的顺序来实施。
标号说明
1、2 逆变器
10、11 冷却装置
20 顶板
22 上表面
24 下表面
26 短边
28 长边
30 制冷剂流路
32 倾斜部
34 底部
36 侧壁
40 外壳
42 开口部
44 端部
62 框部
62 主体部
70 半导体装置
70－1 U相单元
70－2 V相单元
70－3 W相单元
71 直线
72 收纳部
73 引线框
74 密封部
75 电路板
76 电路基板
76a 第1端
76b 第2端
77 金属体
78 半导体芯片
79 贯通孔
81 N端子
82 P端子
83、83U、83V、83W 出力端子
90、91 管道
92 制冷剂流通部
94 散热片
95 翅片区域
95a 第1边界
95b 第2边界
96 中央位置
98 下端
100、101 半导体模块
150 电容器装置
151 壳体
153 端子
155 电源端子
156 内部电容器
200 车辆
210 控制装置。

Claims (13)

1.一种半导体模块，具备半导体装置和冷却装置，其特征在于，所述半导体装置包括：
输入端子；
布线部，该布线部具有第1端部和第2端部，沿一个方向延伸，所述第1端部连接至所述输入端子；
电路基板，该电路基板具有上表面和下表面，在所述上表面侧沿着所述一个方向设置有第1电路板和第2电路板，所述下表面配置在所述冷却装置的上表面；
金属体，该金属体连接在所述布线部和所述第1电路板的上表面之间；以及
半导体芯片，该半导体芯片具有顶部电极和底部电极，所述顶部电极连接至所述第2端部，所述底部电极连接至所述第2电路板的上表面。
2.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，
所述金属体在所述布线部处，与所述半导体芯片相比连接至更靠所述输入端子的一侧。
3.如权利要求1或2所述的半导体模块，其特征在于，
在俯视时，所述第1电路板具有比与所述金属体的接触面积更大的面积。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的半导体模块，其特征在于，
所述输入端子是N端子，
所述电路基板还设置有第3电路板，
所述半导体装置还包括：
P端子；
第2布线部，该第2布线部具有第3端部和第4端部，沿所述一个方向延伸，并将所述第3端部连接至所述P端子；
第2金属体，该第2金属体连接在所述第2布线部和所述第3电路板的上表面之间；以及
第2半导体芯片，该第2半导体芯片具有顶部电极和底部电极，所述底部电极连接至所述第3电路板的上表面。
5.如权利要求4所述的半导体模块，其特征在于，
在俯视时，所述第2电路板和所述第3电路板分别具有包含长边部和短边部的L字形的图案，
所述长边部分别沿所述一个方向延伸，
所述第2电路板的长边部和所述第3电路板的短边部彼此相向，隔开沿所述一个方向延伸的间隙来进行配置，并且所述第2电路板的短边部和所述第3电路板的长边部彼此相向，隔开沿所述一个方向延伸的间隙来进行配置，
所述半导体芯片和所述第2半导体芯片分别连接至所述第2电路板的短边部和所述第3电路板的短边部，在从所述一个方向观察时，彼此仅一部分重叠。
6.如权利要求5所述的半导体模块，其特征在于，
所述第2金属体位于所述第3电路板的所述长边部上，并且位于比所述第2半导体芯片更靠所述P端子一侧。
7.如权利要求6所述的半导体模块，其特征在于，
在俯视时，
所述第2电路板具有比与所述半导体芯片的接触面积更大的面积，
所述第3电路板具有比与所述第2半导体芯片和所述第2金属体的接触面积更大的面积。
8.如权利要求7所述的半导体模块，其特征在于，
所述金属体和所述第2金属体实质上均为长方体，
所述金属体的底面积比所述第2金属体的底面积要小。
9.如权利要求8所述的半导体模块，其特征在于，
所述金属体的底面的长边比所述第2金属体的底面的长边要短，
所述金属体的底面的长边与所述一个方向正交，所述第2金属体的底面的长边与所述一个方向平行。
10.如权利要求1至3中任意一项所述的半导体模块，其特征在于，
所述冷却装置包括：
具有正面和背面的顶板；
配置在所述顶板的背面侧的制冷剂流通部；
从所述背面朝向所述制冷剂流通部设置的散热片；
用于导入制冷剂的与所述制冷剂流通部相连通的导入口；以及
用于导出制冷剂的与所述制冷剂流通部相连通的导出口，
在俯视时，所述金属体配置在与设置有所述散热片的翅片区域相对应的位置。
11.如权利要求4至9中任意一项所述的半导体模块，其特征在于，
所述冷却装置包括：
具有正面和背面的顶板；
配置在所述顶板的背面侧的制冷剂流通部；
从所述背面朝向所述制冷剂流通部设置的散热片；
用于导入制冷剂的与所述制冷剂流通部相连通的导入口；以及
用于导出制冷剂的与所述制冷剂流通部相连通的导出口，
在俯视时，所述金属体和所述第2金属体配置在与设置有所述散热片的翅片区域相对应的位置。
12.如权利要求10或11所述的半导体模块，其特征在于，
在俯视时，
所述电路基板具有所述输入端子侧的第1端和所述第1端的相反侧的第2端，
所述翅片区域具有所述输入端子侧的第1边界和所述第1边界的相反侧的第2边界，
所述第1端与所述第1边界之间的距离大于所述第2端与所述第2边界之间的距离。
13.一种车辆，其特征在于，
具备如权利要求1至12中任意一项所述的半导体模块。
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