JP2022077833A - 半導体モジュール、および、それを含むパワーモジュール - Google Patents

半導体モジュール、および、それを含むパワーモジュール Download PDF

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Abstract

【課題】複数の半導体部品の温度差が高まることの抑制された半導体モジュール、および、それを含むパワーモジュールを提供する。【解決手段】冷却器に第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０が設けられている。第１半導体部品はハイサイドスイッチ５２１の形成された第１半導体チップ５２０を有する。第２半導体部品はローサイドスイッチ５３１の形成された第２半導体チップ５３０を有する。第１半導体チップは第２半導体チップよりも体格が小さくなっている。第１半導体チップ５２０の熱伝導によって放熱に寄与する第１熱伝導面５２０ａ，５２０ｂは、第２半導体チップ５３０の熱伝導によって放熱に寄与する第２熱伝導面５３０ａ，５３０ｂよりも面積が狭くなっている。冷却器における第１半導体部品の設けられる第１領域は、冷却器における第２半導体部品の設けられる第２領域よりも冷却性能が高くなっている。【選択図】図３

Description

本明細書に記載の開示は、半導体モジュール、および、それを含むパワーモジュールに関するものである。
特許文献１に示されるように、電力変換回路が知られている。
特開２００７－３０５８３６号公報
電力変換回路には複数の半導体部品が含まれている。複数の半導体部品それぞれは通電によって昇温する。複数の半導体部品それぞれの例えば冷却器などとの熱交換量にばらつきがあると、複数の半導体部品の温度差が高まる虞がある。
そこで本明細書に記載の開示は、複数の半導体部品の温度差が高まることの抑制された半導体モジュール、および、それを含むパワーモジュールを提供することを目的とする。
本開示の一態様による半導体モジュールは、冷却器（７００）に設けられる第１半導体部品（６１０）と第２半導体部品（６２０）を有し、
第１半導体部品は、第１スイッチ素子（５２１）の形成された第１半導体チップ（５２０）と、第１半導体チップの設けられる第１放熱板（５５１，５５２）と、を備え、
第２半導体部品は、第２スイッチ素子（５３１）の形成された第２半導体チップ（５３０）と、第２半導体チップの設けられる第２放熱板（５５３，５５４）と、を備え、
第１半導体チップは第２半導体チップよりも体格が小さく、
第１半導体チップにおける第１放熱板との間の熱伝導に寄与する第１熱伝導面（５２０ａ，５２０ｂ）は、第２半導体チップにおける第２放熱板との間の熱伝導に寄与する第２熱伝導面（５３０ａ，５３０ｂ）よりも面積が狭く、
冷却器における第１半導体部品の設けられる第１領域（７００ａ）は、冷却器における第２半導体部品の設けられる第２領域（７００ｂ）よりも冷却性能が高くなっている。
本開示の一態様によるパワーモジュールは、冷却器（７００）と、
冷却器に設けられる第１半導体部品（６１０）と第２半導体部品（６２０）を有する半導体モジュール（５１１～５１３）と、を備え、
第１半導体部品は、第１スイッチ素子（５２１）の形成された第１半導体チップ（５２０）と、第１半導体チップの設けられる第１放熱板（５５１，５５２）と、を備え、
第２半導体部品は、第２スイッチ素子（５３１）の形成された第２半導体チップ（５３０）と、第２半導体チップの設けられる第２放熱板（５５３，５５４）と、を備え、
第１半導体チップは第２半導体チップよりも体格が小さく、
第１半導体チップにおける第１放熱板との間の熱伝導に寄与する第１熱伝導面（５２０ａ，５２０ｂ）は、第２半導体チップにおける第２放熱板との間の熱伝導に寄与する第２熱伝導面（５３０ａ，５３０ｂ）よりも面積が狭く、
冷却器における第１半導体部品の設けられる第１領域（７００ａ）は、冷却器における第２半導体部品の設けられる第２領域（７００ｂ）よりも冷却性能が高くなっている。
これによれば、第１半導体部品（６１０）と冷却器（７００）との間の熱交換量と、第２半導体部品（６２０）と冷却器（７００）との間の熱交換量とに差が生じることが抑制される。第１半導体部品（６１０）と第２半導体部品（６２０）の温度差が高まることが抑制される。
なお、上記の括弧内の参照番号は、後述の実施形態に記載の構成との対応関係を示すものに過ぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。
車載システムを示す回路図である。 半導体モジュールの上面図である。 図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。 パワーモジュールを示す上面図である。 冷媒の流量を説明するための上面図である。 第１半導体部品と第２半導体部品を示す上面図である。 パワーモジュールを示す上面図である。 パワーモジュールを示す上面図である。 パワーモジュールを示す上面図である。 パワーモジュールを示す上面図である。
以下、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。
各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせが可能である。また、特に組み合わせに支障が生じなければ、組み合わせが可能であることを明示していなくても、実施形態同士、実施形態と変形例、および、変形例同士を部分的に組み合せることも可能である。
（第１実施形態）
＜車載システム＞
先ず、図１に基づいて電力変換ユニット３００の設けられる車載システム１００を説明する。この車載システム１００は電気自動車用のシステムを構成している。車載システム１００は、バッテリ２００、電力変換ユニット３００、および、モータ４００を有する。
また車載システム１００は図示しない複数のＥＣＵを有する。これら複数のＥＣＵはバス配線を介して相互に信号を送受信している。複数のＥＣＵは協調して電気自動車を制御している。複数のＥＣＵの制御により、バッテリ２００のＳＯＣに応じたモータ４００の力行と回生が制御される。ＳＯＣはstate of chargeの略である。ＥＣＵはelectronic control unitの略である。
バッテリ２００は複数の二次電池を有する。これら複数の二次電池は直列接続された電池スタックを構成している。この電池スタックのＳＯＣがバッテリ２００のＳＯＣに相当する。二次電池としてはリチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、および、有機ラジカル電池などを採用することができる。バッテリ２００が電源に相当する。
電力変換ユニット３００の備える電力変換装置５００はバッテリ２００とモータ４００との間の電力変換を行う。電力変換装置５００はバッテリ２００の直流電力を交流電力に変換する。電力変換装置５００はモータ４００の発電（回生）によって生成された交流電力を直流電力に変換する。
モータ４００は図示しない電気自動車の車軸に連結されている。モータ４００の回転エネルギーは車軸を介して電気自動車の走行輪に伝達される。逆に、走行輪の回転エネルギーは車軸を介してモータ４００に伝達される。図面においてモータ４００をＭＧと表記している。
モータ４００は電力変換装置５００から供給される交流電力によって力行する。これにより推進力が走行輪に付与される。またモータ４００は走行輪から伝達される回転エネルギーによって回生する。この回生で発生した交流電力は、電力変換装置５００によって直流電力に変換される。この直流電力がバッテリ２００に供給される。この直流電力は電気自動車に搭載された各種電気負荷にも供給される。
＜電力変換装置＞
次に電力変換装置５００を説明する。電力変換装置５００はインバータを含んでいる。インバータはバッテリ２００の直流電力を交流電力に変換する。この交流電力がモータ４００に供給される。またインバータはモータ４００で生成された交流電力を直流電力に変換する。この直流電力がバッテリ２００と各種電気負荷に供給される。
図１に示すように電力変換装置５００にはＰバスバ５０１とＮバスバ５０２が含まれている。これらＰバスバ５０１とＮバスバ５０２にバッテリ２００が接続される。Ｐバスバ５０１はバッテリ２００の正極に接続される。Ｎバスバ５０２はバッテリ２００の負極に接続される。
また、電力変換装置５００にはＵ相バスバ５０３、Ｖ相バスバ５０４、および、Ｗ相バスバ５０５が含まれている。これらＵ相バスバ５０３、Ｖ相バスバ５０４、および、Ｗ相バスバ５０５にモータ４００が接続される。図１では各種バスバの接続部位を白丸で示している。これら接続部位は例えばボルトや溶接などによって電気的に接続されている。
電力変換装置５００は、平滑コンデンサ５７０と、Ｕ相半導体モジュール５１１～Ｗ相半導体モジュール５１３と、を有する。平滑コンデンサ５７０は２つの電極を有する。これら２つの電極のうちの一方にＰバスバ５０１が接続されている。２つの電極のうちの他方にＮバスバ５０２が接続されている。
Ｕ相半導体モジュール５１１～Ｗ相半導体モジュール５１３それぞれは、ハイサイドスイッチ５２１とローサイドスイッチ５３１を有する。またＵ相半導体モジュール５１１～Ｗ相半導体モジュール５１３それぞれは、ハイサイドダイオード５２１ａとローサイドダイオード５３１ａを有する。
本実施形態では、ハイサイドスイッチ５２１とローサイドスイッチ５３１としてｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用している。図１に示すようにハイサイドスイッチ５２１のソース電極とローサイドスイッチ５３１のドレイン電極とが接続されている。これによりハイサイドスイッチ５２１とローサイドスイッチ５３１とが直列接続されている。
また、ハイサイドスイッチ５２１のドレイン電極にハイサイドダイオード５２１ａのカソード電極が接続されている。ハイサイドスイッチ５２１のソース電極にハイサイドダイオード５２１ａのアノード電極が接続されている。これによりハイサイドスイッチ５２１にハイサイドダイオード５２１ａが逆並列接続されている。
同様にして、ローサイドスイッチ５３１のドレイン電極にローサイドダイオード５３１ａのカソード電極が接続されている。ローサイドスイッチ５３１のソース電極にローサイドダイオード５３１ａのアノード電極が接続されている。これによりローサイドスイッチ５３１にローサイドダイオード５３１ａが逆並列接続されている。
本実施形態では、ハイサイドスイッチ５２１とハイサイドダイオード５２１ａそれぞれが第１半導体チップ５２０に形成されている。ハイサイドスイッチ５２１とハイサイドダイオード５２１ａはこの第１半導体チップ５２０で電気的に並列接続されている。ハイサイドダイオード５２１ａはハイサイドスイッチ５２１の寄生ダイオードとは別のダイオードである。第１半導体チップ５２０の形成材料は、例えばＳｉＣなどのワイドギャップ半導体である。
同様にして、ローサイドスイッチ５３１とローサイドダイオード５３１ａそれぞれが第２半導体チップ５３０に形成されている。ローサイドスイッチ５３１とローサイドダイオード５３１ａとはこの第２半導体チップ５３０で電気的に並列接続されている。ローサイドダイオード５３１ａはローサイドスイッチ５３１の寄生ダイオードとは別のダイオードである。第２半導体チップ５３０の形成材料は第１半導体チップ５２０の形成材料と同一である。
第１半導体チップ５２０と第２半導体チップ５３０それぞれは被覆樹脂５４０によって被覆保護されている。この被覆樹脂５４０から、ハイサイドスイッチ５２１のドレイン電極、ハイサイドスイッチ５２１とローサイドスイッチ５３１との間の中点、および、ローサイドスイッチ５３１のソース電極それぞれに電気的に接続された端子の先端が露出されている。ハイサイドスイッチ５２１とローサイドスイッチ５３１それぞれのゲート電極に接続された端子の先端が被覆樹脂５４０から露出されている。以下においてはこれら端子を、ドレイン端子５５０ａ、ソース端子５５０ｂ、中点端子５５０ｃ、および、ゲート端子５５０ｄと示す。
このドレイン端子５５０ａがＰバスバ５０１に接続される。ソース端子５５０ｂがＮバスバ５０２に接続される。これによりハイサイドスイッチ５２１とローサイドスイッチ５３１とがＰバスバ５０１からＮバスバ５０２へ向かって順に直列接続されている。
Ｕ相半導体モジュール５１１の中点端子５５０ｃがＵ相バスバ５０３を介してモータ４００のＵ相ステータコイルに接続されている。Ｖ相半導体モジュール５１２の中点端子５５０ｃがＶ相バスバ５０４を介してＶ相ステータコイルに接続されている。Ｗ相半導体モジュール５１３の中点端子５５０ｃがＷ相バスバ５０５を介してＷ相ステータコイルに接続されている。
そしてＵ相半導体モジュール５１１～Ｗ相半導体モジュール５１３に含まれるハイサイドスイッチ５２１のゲート端子５５０ｄが第１ゲート配線５５０ｅを介して制御基板５８０のゲートドライバに接続されている。同様にして、Ｕ相半導体モジュール５１１～Ｗ相半導体モジュール５１３に含まれるローサイドスイッチ５３１のゲート端子５５０ｄが第２ゲート配線５５０ｆを介して制御基板５８０のゲートドライバに接続されている。なお、第１ゲート配線５５０ｅと第２ゲート配線５５０ｆは制御基板５８０の配線パターンを含んでいる。
この制御基板５８０にはゲートドライバが含まれている。またこの制御基板５８０若しくは他の基板には複数のＥＣＵのうちの１つが含まれている。図面において制御基板５８０をＣＢと表記している。
ＥＣＵは制御信号を生成する。この制御信号がゲートドライバに入力される。ゲートドライバは制御信号を増幅し、それを第１ゲート配線５５０ｅと第２ゲート配線５５０ｆそれぞれに出力する。これによりハイサイドスイッチ５２１とローサイドスイッチ５３１は開閉制御される。
ＥＣＵは制御信号としてパルス信号を生成している。ＥＣＵはこのパルス信号のオンデューティ比と周波数を調整している。このオンデューティ比と周波数は図示しない電流センサや回転角センサの出力、および、モータ４００の目標トルクやバッテリ２００のＳＯＣなどに基づいて決定される。
モータ４００を力行する場合、ＥＣＵからの制御信号の出力によって３相の半導体モジュールの備えるハイサイドスイッチ５２１とローサイドスイッチ５３１それぞれがＰＷＭ制御される。これにより電力変換装置５００で３相交流が生成される。
モータ４００が発電（回生）する場合、ＥＣＵは例えば制御信号の出力を停止する。これにより発電によって生成された交流電力が３相の半導体モジュールの備えるダイオードを通る。この結果、交流電力が直流電力に変換される。
なお、Ｕ相半導体モジュール５１１～Ｗ相半導体モジュール５１３それぞれの備えるスイッチ素子（トランジスタ）の種類としては特に限定されない。このスイッチ素子としては、ＭＯＳＦＥＴに代わって、例えばＩＧＢＴを採用することができる。また、Ｕ相半導体モジュール５１１～Ｗ相半導体モジュール５１３それぞれの備えるスイッチ素子の種類は同一でも不同でもよい。
第１半導体チップ５２０と第２半導体チップ５３０それぞれの形成材料は特に限定されない。これら半導体チップの形成材料としては、ＳｉＣに代わって、例えばＧａＮやＳｉなどを採用することができる。
また、第１半導体チップ５２０と第２半導体チップ５３０に流れる電流量を減らすために、以下に示す構成を採用することができる。第１半導体チップ５２０とは別体の半導体チップに形成されたダイオードがハイサイドスイッチ５２１に逆並列接続された構成を採用することができる。第２半導体チップ５３０とは別体の半導体チップに形成されたダイオードがローサイドスイッチ５３１に逆並列接続された構成を採用することができる。この変形例においては、第１半導体チップ５２０と第２半導体チップ５３０それぞれにスイッチの寄生ダイオードとは別のダイオードが形成されていなくともよい。
＜デッドタイム＞
ＥＣＵはスイッチをＰＷＭ制御する際、同一相のハイサイドスイッチ５２１とローサイドスイッチ５３１とが同一時刻でオン状態になることを避けるために、２つのスイッチを同時にオフ状態にするデッドタイムを設けている。ＥＣＵはこのデッドタイムを２つのスイッチの温度のうちの高いほうの温度に基づいて決定している。ＥＣＵはこの温度が高いほどにデッドタイムを長く設定する。
係る制御を実施しているため、２つのスイッチのうちの一方が他方よりも昇温すると、デッドタイムが長くなる。デッドタイムの間、これらスイッチに逆並列接続されたダイオードに電流が流れる。デッドタイムの延長によってダイオードに流れる電流量が増大すると、消費電力が増大する。また、ダイオードの劣化が促進される。
＜電力変換ユニットの構成＞
次に、電力変換ユニット３００の構成を説明する。それに当たって、以下においては互いに直交の関係にある３方向をｘ方向、ｙ方向、ｚ方向とする。
＜半導体モジュール＞
Ｕ相半導体モジュール５１１～Ｗ相半導体モジュール５１３それぞれは、これまでに説明した構成要素の他に、図３に示す主導電部５５０とターミナル５６０を有する。これら主導電部５５０とターミナル５６０は、第１半導体チップ５２０と第２半導体チップ５３０とともに被覆樹脂５４０に一体的に被覆保護されている。
図３に示すように主導電部５５０は第１導電部５５１、第２導電部５５２、第３導電部５５３、および、第４導電部５５４を有する。ターミナル５６０は第１ターミナル５６１と第２ターミナル５６２を有する。
＜第１半導体部品＞
第１導電部５５１と第２導電部５５２はｙ方向で離間している。第１導電部５５１と第２導電部５５２との間に第１ターミナル５６１と第１半導体チップ５２０が設けられている。第１導電部５５１と第２導電部５５２が第１放熱板に相当する。
第１半導体チップ５２０はｙ方向の厚さの薄い平板形状を成している。第１半導体チップ５２０はｙ方向に並ぶ第１表面５２０ａと第１裏面５２０ｂを有する。第１表面５２０ａにドレイン電極とゲート電極が形成されている。第１裏面５２０ｂにソース電極が形成されている。
第１半導体チップ５２０に含まれるＭＯＳＦＥＴとダイオードは、第１表面５２０ａのドレイン電極と第１裏面５２０ｂのソース電極との間で電流の流れる縦型構造になっている。ＭＯＳＦＥＴとダイオードはこれらドレイン電極とソース電極との間で並列接続されている。
この第１半導体チップ５２０のドレイン電極が半田と第１ターミナル５６１を介して第１導電部５５１と接続されている。第１半導体チップ５２０のソース電極が半田を介して第２導電部５５２と接続されている。
係る構成によって、第１半導体チップ５２０は第１導電部５５１と第２導電部５５２それぞれと電気的に接続されている。第１半導体チップ５２０は第１導電部５５１と第２導電部５５２それぞれと熱伝導可能になっている。以下においては、必要に応じて、第１導電部５５１と第２導電部５５２、および、これら２つの導電部の間で電気的および熱的に連結された構成要素をまとめて第１半導体部品６１０と示す。ハイサイドスイッチ５２１が第１スイッチ素子に相当する。ハイサイドダイオード５２１ａが第１還流ダイオードに相当する。
＜第２半導体部品＞
第３導電部５５３と第４導電部５５４とはｙ方向で離間している。第３導電部５５３と第４導電部５５４との間に第２ターミナル５６２と第２半導体チップ５３０とが設けられている。第３導電部５５３と第４導電部５５４が第２放熱板に相当する。
第２半導体チップ５３０はｙ方向の厚さの薄い平板形状を成している。第２半導体チップ５３０はｙ方向に並ぶ第２表面５３０ａと第２裏面５３０ｂを有する。第２表面５３０ａにドレイン電極とゲート電極が形成されている。第２裏面５３０ｂにソース電極が形成されている。
第２半導体チップ５３０に含まれるＭＯＳＦＥＴとダイオードは、第２表面５３０ａのドレイン電極と第２裏面５３０ｂのソース電極との間で電流の流れる縦型構造になっている。ＭＯＳＦＥＴとダイオードはドレイン電極とソース電極との間で並列接続されている。
この第２半導体チップ５３０のドレイン電極が半田と第２ターミナル５６２を介して第３導電部５５３と接続されている。第２半導体チップ５３０のソース電極が半田を介して第４導電部５５４と接続されている。
係る構成によって、第２半導体チップ５３０は第３導電部５５３と第４導電部５５４それぞれと電気的に接続されている。第２半導体チップ５３０は第３導電部５５３と第４導電部５５４それぞれと熱伝導可能になっている。以下においては、必要に応じて、第３導電部５５３と第４導電部５５４、および、これら２つの導電部の間で電気的および熱的に連結された構成要素をまとめて第２半導体部品６２０と示す。ローサイドスイッチ５３１が第２スイッチ素子に相当する。ローサイドダイオード５３１ａが第２還流ダイオードに相当する。
＜半導体モジュール＞
Ｕ相半導体モジュール５１１～Ｗ相半導体モジュール５１３それぞれはこれまでに説明した第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０を備えている。図３に示すように、これら第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０はｘ方向で隣り合って並んでいる。
第１半導体部品６１０の第１導電部５５１と第２半導体部品６２０の第３導電部５５３はｘ方向で並んでいる。第２導電部５５２と第４導電部５５４はｘ方向で並んでいる。第１導電部５５１と第３導電部５５３それぞれは、第２導電部５５２と第４導電部５５４それぞれとｙ方向で離間している。
本実施形態では、第２導電部５５２から第３導電部５５３に向かって第１中継導電部５５５が延びている。第３導電部５５３から第２導電部５５２に向かって第２中継導電部５５６が延びている。これら２つの中継導電部が半田などを介して電気的に接続されている。以上に示した接続構成により、第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０が電気的に接続されている。
なお、第１中継導電部５５５と第２中継導電部５５６のうちの一方のみを半導体モジュールが備える構成を採用することもできる。この変形例では、ｙ方向で離間する２つの導電部のうちの一方から延びた中継導電部が２つの導電部のうちの他方に連結される。
連結個所は図示しないが、第１導電部５５１にドレイン端子５５０ａが一体的に連結されている。第２導電部５５２と第３導電部５５３のうちの一方に中点端子５５０ｃが一体的に連結されている。第４導電部５５４にソース端子５５０ｂが一体的に連結されている。これら導電部と端子との連結個所は被覆樹脂５４０によって被覆されている。
図示しないが、第１半導体チップ５２０と第２半導体チップ５３０それぞれのゲート電極はワイヤを介してゲート端子５５０ｄと電気的に接続されている。このワイヤとゲート端子５５０ｄにおけるワイヤとの接続部位それぞれが被覆樹脂５４０によって被覆されている。
＜被覆樹脂＞
被覆樹脂５４０は例えばエポキシ系樹脂からなる。被覆樹脂５４０は例えばトランスファモールド法により成形されている。第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０それぞれはこの被覆樹脂５４０を共有している。
図２と図３に示すように被覆樹脂５４０はｙ方向の厚さの薄い扁平形状を成している。被覆樹脂５４０は６面を有する直方体形状を成している。被覆樹脂５４０は、ｚ方向に離間して並ぶ上面５４０ａと下面５４０ｂ、ｘ方向に離間して並ぶ左面５４０ｃと右面５４０ｄ、および、ｙ方向に離間して並ぶ第１主面５４０ｅと第２主面５４０ｆを有する。
図２に示すように上面５４０ａからドレイン端子５５０ａ、ソース端子５５０ｂ、および、中点端子５５０ｃそれぞれの先端がｚ方向に突出している。ドレイン端子５５０ａ、ソース端子５５０ｂ、および、中点端子５５０ｃは左面５４０ｃから右面５４０ｄに向かって順に並んでいる。また、下面５４０ｂからゲート端子５５０ｄの先端がｚ方向に突出している。
図３に示すように、第１導電部５５１における第１ターミナル５６１の接続される第１接続面５５１ａ側は被覆樹脂５４０によって被覆されている。第３導電部５５３における第２ターミナル５６２の接続される第３接続面５５３ａ側は被覆樹脂５４０によって被覆されている。
しかしながら、第１導電部５５１における第１接続面５５１ａの裏側の第１露出面５５１ｂは被覆樹脂５４０から露出されている。第３導電部５５３における第３接続面５５３ａの裏側の第３露出面５５３ｂは被覆樹脂５４０から露出されている。これら第１露出面５５１ｂと第３露出面５５３ｂは被覆樹脂５４０の第１主面５４０ｅと連なっている。若しくは、第１露出面５５１ｂと第３露出面５５３ｂは第１主面５４０ｅから僅かにｙ方向に突出している。
同様にして、第２導電部５５２における第１半導体チップ５２０の接続される第２接続面５５２ａ側は被覆樹脂５４０によって被覆されている。第４導電部５５４における第２半導体チップ５３０の接続される第４接続面５５４ａ側は被覆樹脂５４０によって被覆されている。
しかしながら、第２導電部５５２における第２接続面５５２ａの裏側の第２露出面５５２ｂは被覆樹脂５４０から露出されている。第４導電部５５４における第４接続面５５４ａの裏側の第４露出面５５４ｂは被覆樹脂５４０から露出されている。これら第２露出面５５２ｂと第４露出面５５４ｂは被覆樹脂５４０の第２主面５４０ｆと連なっている。若しくは、第２露出面５５２ｂと第４露出面５５４ｂは第２主面５４０ｆから僅かにｙ方向に突出している。
＜体格＞
本実施形態では第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０の体格が同等になっている。第１導電部５５１と第３導電部５５３は体格が同等になっている。そのために第１露出面５５１ｂと第３露出面５５３ｂは面積が同等になっている。同様にして、第２導電部５５２と第４導電部５５４は体格が同等になっている。そのために第２露出面５５２ｂと第４露出面５５４ｂは面積が同等になっている。
しかしながら、第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０の内部構造が異なる。図３に示すように、第１半導体部品６１０の第１半導体チップ５２０は第２半導体部品６２０の第２半導体チップ５３０よりも体格が小さくなっている。
係る体格の相違のため、第１半導体チップ５２０の第１表面５２０ａと第１裏面５２０ｂそれぞれは第２半導体チップ５３０の第２表面５３０ａと第２裏面５３０ｂそれぞれよりも面積が狭くなっている。第１表面５２０ａと第１裏面５２０ｂそれぞれの面積を合わせた第１熱伝導面積は第２表面５３０ａと第２裏面５３０ｂそれぞれの面積を合わせた第２熱伝導面積よりも狭くなっている。第１表面５２０ａと第１裏面５２０ｂそれぞれにはんだの設けられる総面積は第２表面５３０ａと第２裏面５３０ｂそれぞれにはんだの設けられる総面積よりも狭くなっている。第１表面５２０ａと第１裏面５２０ｂが複数に分かれた第１熱伝導面に相当する。第２表面５３０ａと第２裏面５３０ｂが複数に分かれた第２熱伝導面に相当する。
係る熱伝導面積の相違のため、第１半導体チップ５２０と第１導電部５５１および第２導電部５５２それぞれとの間の熱抵抗が、第２半導体チップ５３０と第３導電部５５３および第４導電部５５４それぞれとの間の熱抵抗よりも高くなっている。第１半導体チップ５２０で発生した熱は、第２半導体チップ５３０で発生した熱よりも、導電部に熱伝導しがたくなっている。簡単に言えば、第１半導体部品６１０は第２半導体部品６２０よりも放熱性能が低まっている。換言すれば、第２半導体部品６２０は第１半導体部品６１０よりも放熱性能が高まっている。
上記したように第１半導体チップ５２０は第２半導体チップ５３０よりも体格が小さくなっている。そのために第１半導体チップ５２０は第２半導体チップ５３０よりも耐熱性能が低めになっている。
また、本実施形態においては、通電状態のハイサイドスイッチ５２１の電気抵抗は、通電状態のローサイドスイッチ５３１の電気抵抗以下になっている。通電によって第１半導体チップ５２０で生じる発熱量は第２半導体チップ５３０で生じる発熱量以下になっている。
＜スイッチング速度の相違＞
上記したように第１半導体チップ５２０と第２半導体チップ５３０は同一の半導体材料で形成される。そして第１半導体チップ５２０に形成されるハイサイドスイッチ５２１と第２半導体チップ５３０に形成されるローサイドスイッチ５３１は同一種類のトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。そのためにこれらハイサイドスイッチ５２１とローサイドスイッチ５３１それぞれの性質が同等になっている。
しかしながら、ハイサイドスイッチ５２１のゲート電極と制御基板５８０との間の第１通電経路は、ローサイドスイッチ５３１のゲート電極と制御基板５８０との間の第２通電経路よりも電気抵抗が大きくなっている。そのためにハイサイドスイッチ５２１はローサイドスイッチ５３１よりもスイッチング速度が遅くなっている。詳しく言えば、ハイサイドスイッチ５２１はローサイドスイッチ５３１よりも通電状態から遮断状態に遷移する際のスイッチング速度が遅くなっている。それとともに、ハイサイドスイッチ５２１はローサイドスイッチ５３１よりも遮断状態から通電状態に遷移する際のスイッチング速度が遅くなっている。なお、通電状態から遮断状態に遷移する際のスイッチング速度と、遮断状態から通電状態に遷移する際のスイッチング速度のうちの一方が遅くともよい。
なお、第１通電経路の電気抵抗は、第１半導体部品６１０の備えるゲート端子５５０ｄと、このゲート端子５５０ｄと制御基板５８０とを接続する第１ゲート配線５５０ｅそれぞれの電気抵抗の総和である。第２通電経路の電気抵抗は、第２半導体部品６２０の備えるゲート端子５５０ｄと、このゲート端子５５０ｄと制御基板５８０とを接続する第２ゲート配線５５０ｆそれぞれの電気抵抗の総和である。
本実施形態では、第１半導体部品６１０の備えるゲート端子５５０ｄは、第２半導体部品６２０の備えるゲート端子５５０ｄよりも電気抵抗が高くなっている。そして、第１ゲート配線５５０ｅと第２ゲート配線５５０ｆそれぞれの電気抵抗が同等になっている。
なお、ハイサイドスイッチ５２１とローサイドスイッチ５３１のスイッチング速度が同等の構成を採用することもできる。ローサイドスイッチ５３１がハイサイドスイッチ５２１よりも、通電状態から遮断状態に遷移する際のスイッチング速度と、遮断状態から通電状態に遷移する際のスイッチング速度のうちの少なくとも一方が遅い構成を採用することもできる。
＜冷却器＞
電力変換ユニット３００は、電力変換装置５００の他に、図４に示す冷却器７００を有する。冷却器７００はこれまでに説明したＵ相半導体モジュール５１１～Ｗ相半導体モジュール５１３それぞれを収納しつつ、これらを冷却する機能を果たす。
図４に示すように冷却器７００は供給管７１０、排出管７２０、および、複数の中継管７３０を有する。供給管７１０と排出管７２０は複数の中継管７３０を介して連結されている。供給管７１０に冷媒が供給される。この冷媒は複数の中継管７３０を介して供給管７１０から排出管７２０へと流れる。
供給管７１０と排出管７２０はそれぞれｙ方向に延びている。供給管７１０と排出管７２０はｘ方向で離間している。複数の中継管７３０それぞれは供給管７１０から排出管７２０へと向かってｘ方向に延びている。供給管７１０における外部から冷媒の供給される供給口７１０ａと、排出管７２０における中継管７３０から供給された冷媒を外部に排出する排出口７２０ａとはｘ方向で離間して並んでいる。
複数の中継管７３０はｙ方向で離間して並んでいる。複数の中継管７３０それぞれはｙ方向で離間して並ぶ２つの冷却面７３０ａを有する。ｙ方向で隣り合う２つの中継管７３０それぞれの冷却面７３０ａの間に空隙が構成（区画）されている。ｙ方向が離間方向に相当する。
＜空隙＞
図４に示すように、本実施形態の冷却器７００は４つの中継管７３０を有する。以下においては説明を簡便するため、これら４つの中継管７３０を、ｙ方向において供給口７１０ａから離間するほどに増大する番数を付与して、第１中継管７３１～第４中継管７３４と表記する。
これら４つの中継管７３０を介した供給口７１０ａから排出口７２０ａに至る冷媒の流通経路７０１の長さは、中継管７３０に付与した番数が大きくなるほどに長くなっている。換言すれば、４つの中継管７３０を介した供給口７１０ａから排出口７２０ａに至る冷媒の流通経路７０１の抵抗は、中継管７３０に付与した番数が大きくなるほどに大きくなっている。
そのため、図５において矢印の太さで示すように、第１中継管７３１を介した流通経路７０１を冷媒が最も流れやすくなっている。その次に第２中継管７３２を介した流通経路７０１を冷媒が流れやすくなっている。その次に第３中継管７３３を介した流通経路７０１を冷媒が流れやすくなっている。その次に第４中継管７３４を介した流通経路７０１を冷媒が流れやすくなっている。なお図４と図５では冷却器７００の備える流通経路７０１のうち供給管７１０によって構成される一部分だけを破線で示している。
以上に示した冷媒の流動しやすさのため、冷却器７００単体で考えた場合、ｙ方向で隣り合う第１中継管７３１と第２中継管７３２との間で構成される第１空隙が最も供給口７１０ａに供給された冷媒の温度と近くなりやすくなっている。その次に、ｙ方向で隣り合う第２中継管７３２と第３中継管７３３との間で構成される第２空隙が供給口７１０ａに供給された冷媒の温度に近くなりやすくなっている。その次に、ｙ方向で隣り合う第３中継管７３３と第４中継管７３４との間で構成される第３空隙が供給口７１０ａに供給された冷媒の温度に近くなりやすくなっている。
＜パワーモジュール＞
本実施形態では、第１空隙にＵ相半導体モジュール５１１が設けられている。第２空隙にＶ相半導体モジュール５１２が設けられている。第３空隙にＷ相半導体モジュール５１３が設けられている。これら複数の半導体モジュールと冷却器７００とによってパワーモジュールが構成されている。
＜冷却性能＞
これら３相の半導体モジュールそれぞれは空隙を構成する２つの中継管７３０それぞれとｙ方向で対向している。冷却器７００には図示しないバネ体からｙ方向に沿う付勢力が付与される。この付勢力によって複数の中継管７３０がｙ方向に圧縮される。これより複数の空隙それぞれのｙ方向の幅が狭められている。半導体モジュールと中継管７３０との接触面積が増大されている。
係る構成のため、半導体モジュールと冷却器７００とが積極的に熱伝導可能になっている。半導体モジュールで発生した熱が、ｙ方向で隣り合って並ぶ２つの中継管７３０を介して、中継管７３０の内部を流動する冷媒に伝熱される。
個別に言えば、Ｕ相半導体モジュール５１１で発生した熱が、第１中継管７３１と第２中継管７３２それぞれを流れる冷媒に伝熱される。Ｖ相半導体モジュール５１２で発生した熱が、第２中継管７３２と第３中継管７３３それぞれを流れる冷媒に伝熱される。Ｗ相半導体モジュール５１３で発生した熱が、第３中継管７３３と第４中継管７３４それぞれを流れる冷媒に伝熱される。
このように、ｙ方向で並ぶ４つの中継管７３０のうち、端側に位置する第１中継管７３１と第４中継管７３４を流れる冷媒には、１つの半導体モジュールで発生した熱が伝熱される。これに対して、内側に位置する第２中継管７３２と第３中継管７３３を流れる冷媒には、２つの半導体モジュールで発生した熱が伝熱される。
係る伝熱量の差のため、第２中継管７３２と第３中継管７３３を流れる冷媒は、第１中継管７３１と第４中継管７３４を流れる冷媒よりも昇温しやすくなっている。第２中継管７３２と第３中継管７３３は、第１中継管７３１と第４中継管７３４よりも冷却性能が低くなりやすくなっている。
以上に示した第１中継管７３１～第４中継管７３４それぞれの冷媒の流動しやすさと、これら４つの中継管７３０を流れる冷媒への半導体モジュールで発生した熱の伝熱とを加味すると、第１隙間は第２隙間と第３隙間それぞれよりも冷却性能が高くなっている。第２隙間と第３隙間の冷却性能に差が生じがたくなっている。
なお、厳密に言えば、半導体モジュールと中継管７３０との間には図示しないグリースなどの伝熱部材が設けられている。そのために半導体モジュールと中継管７３０とは直に接触していない。半導体モジュールと中継管７３０とは伝熱部材を介して熱伝導可能になっている。
また、これまでに説明したように冷却器７００はいわゆる両面冷却の構成になっている。しかしながら、冷却器７００の構成としては上記例に限定されない。冷却器７００の構成としては、例えば片面冷却の構成を採用することもできる。
＜第１領域と第２領域＞
ところで、上記したように半導体モジュールは第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０を有する。これら２つの半導体部品は被覆樹脂５４０を共有している。
被覆樹脂５４０の第１主面５４０ｅから第１半導体部品６１０の第１露出面５５１ｂと第２半導体部品６２０の第３露出面５５３ｂが露出されている。これら第１露出面５５１ｂと第３露出面５５３ｂはｘ方向で並んでいる。
同様にして、被覆樹脂５４０の第２主面５４０ｆから第１半導体部品６１０の第２露出面５５２ｂと第２半導体部品６２０の第４露出面５５４ｂが露出されている。これら第２露出面５５２ｂと第４露出面５５４ｂはｘ方向で並んでいる。
半導体モジュールが２つの中継管７３０の間の空隙に設けられた状態で、第１露出面５５１ｂは第３露出面５５３ｂよりもｘ方向において供給管７１０側に配置される。換言すれば、第１露出面５５１ｂは第３露出面５５３ｂよりも流通経路７０１において供給口７１０ａ側に配置される。第１露出面５５１ｂは第３露出面５５３ｂよりも流通経路７０１の上流側に配置される。
同様にして、半導体モジュールが２つの中継管７３０の間の空隙に設けられた状態で、第２露出面５５２ｂは第４露出面５５４ｂよりもｘ方向において供給管７１０側に配置される。換言すれば、第２露出面５５２ｂは第４露出面５５４ｂよりも流通経路７０１において供給口７１０ａ側に配置される。第２露出面５５２ｂは第４露出面５５４ｂよりも流通経路７０１の上流側に配置される。
以上に示した配置構成のため、第１半導体部品６１０は第２半導体部品６２０よりも流通経路７０１の上流側に配置される。そのために第１半導体部品６１０は供給管７１０から中継管７３０に供給された冷媒と熱交換する。第２半導体部品６２０は第１半導体部品６１０との熱交換によって昇温した冷媒と熱交換する。
このように、冷却器７００における第１半導体部品６１０と熱交換を行う第１領域７００ａは、第２半導体部品６２０と熱交換を行う第２領域７００ｂよりも冷却性能が高くなっている。流通経路７０１において第２領域７００ｂよりも上流に位置する第１領域７００ａは、第２領域７００ｂよりも冷却性能が高くなっている。換言すれば、流通経路７０１において第１領域７００ａよりも下流に位置する第２領域７００ｂは、第１領域７００ａよりも冷却性能が低くなっている。
なお、第１領域７００ａは中継管７３０における第１半導体部品６１０とのｙ方向での対向領域に相当する。第２領域７００ｂは中継管７３０における第２半導体部品６２０とのｙ方向での対向領域に相当する。
図面においては、４つの中継管７３０それぞれに含まれる第１領域７００ａと第２領域７００ｂのうち、第１中継管７３１に含まれる第１領域７００ａと第２領域７００ｂのみを破線で囲って示している。そしてこれら２つの領域の境を通りつつｙ方向に延びる境界線ＢＬを一点鎖線で示している。
＜露出面＞
ところで、半導体モジュールの備える被覆樹脂５４０の第１主面５４０ｅと第２主面５４０ｆそれぞれが中継管７３０の冷却面７３０ａとグリースを介して熱伝導可能になっている。そのために被覆樹脂５４０と中継管７３０との間で熱交換が行われる。
しかしながら、上記したように第１主面５４０ｅから第１露出面５５１ｂと第３露出面５５３ｂが露出されている。第２主面５４０ｆから第２露出面５５２ｂと第４露出面５５４ｂが露出されている。
半導体モジュールに含まれる第１半導体部品６１０で発生した熱は、主として、第１露出面５５１ｂと第２露出面５５２ｂを介して中継管７３０に熱伝導される。第２半導体部品６２０で発生した熱は、主として、第３露出面５５３ｂと第４露出面５５４ｂを介して中継管７３０に熱伝導される。
これら第１露出面５５１ｂと第２露出面５５２ｂそれぞれの面積を総和した第１総和面積は、第３露出面５５３ｂと第４露出面５５４ｂそれぞれの面積を総和した第２総和面積と同等になっている。そのために第１半導体部品６１０と冷却器７００との間の第１熱抵抗と、第２半導体部品６２０と冷却器７００との間の第２熱抵抗は同等になっている。
なお、第１露出面５５１ｂと第２露出面５５２ｂそれぞれの面積は相等しくなっている。第３露出面５５３ｂと第４露出面５５４ｂそれぞれの面積は相等しくなっている。
＜作用効果＞
以上に示したように、第１半導体部品６１０の設けられる第１領域７００ａは第２半導体部品６２０の設けられる第２領域７００ｂよりも冷却性能が高くなっている。しかしながら第１半導体部品６１０は第２半導体部品６２０よりも放熱性能が低くなっている。そのために第１半導体部品６１０と冷却器７００との間の熱交換量と、第２半導体部品６２０と冷却器７００との間の熱交換量とに差が生じることが抑制される。第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０の温度差が高まることが抑制される。
上記作用効果により、第１半導体部品６１０に含まれるハイサイドスイッチ５２１と第２半導体部品６２０に含まれるローサイドスイッチ５３１との温度差が高まることが抑制される。ハイサイドスイッチ５２１とローサイドスイッチ５３１のうちの一方が他方よりも温度が高くなることが抑制される。
この結果、ＰＷＭ制御時において、ハイサイドスイッチ５２１とローサイドスイッチ５３１それぞれが同時にオフ状態になる時間（デッドタイム）が長くなることが抑制される。デッドタイムの間、これら２つのスイッチに逆並列接続されたダイオードに電流が流れる時間が短くなる。これにより消費電力の増大が抑制される。それとともにダイオードの劣化が抑制される。
（第２実施形態）
第１実施形態ではハイサイドスイッチ５２１とローサイドスイッチ５３１、および、ハイサイドダイオード５２１ａとローサイドダイオード５３１ａそれぞれが１つの被覆樹脂５４０に被覆されて１つの半導体モジュールが構成される例を示した。すなわち、１つの被覆樹脂５４０に１相の半導体モジュールに含まれる２つのスイッチと２つのダイオードが被覆された例を示した。
これに対して本実施形態では、１つの被覆樹脂５４０に１つのスイッチと１つのダイオードが被覆されている。すなわち、１つの被覆樹脂５４０にハイサイドスイッチ５２１とハイサイドダイオード５２１ａが被覆されている。１つの被覆樹脂５４０にローサイドスイッチ５３１とローサイドダイオード５３１ａが被覆されている。
図６に示すように、第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０が分離している。これら２つの半導体部品それぞれはドレイン端子５５０ａとソース端子５５０ｂを備えている。これら２つの半導体部品それぞれは第１実施形態で示した中点端子５５０ｃを備えていない。第１半導体部品６１０のソース端子５５０ｂと第２半導体部品６２０のドレイン端子５５０ａとが図示しない導電部材を介して電気的に連結される。
本実施形態においても、第１半導体チップ５２０は第２半導体チップ５３０よりも体格が小さくなっている。第１半導体チップ５２０の第１表面５２０ａと第１裏面５２０ｂそれぞれの面積を合わせた第１熱伝導面積が第２半導体チップ５３０の第２表面５３０ａと第２裏面５３０ｂそれぞれの面積を合わせた第２熱伝導面積よりも狭くなっている。そのために第１半導体チップ５２０と第１導電部５５１および第２導電部５５２それぞれとの間の熱抵抗が、第２半導体チップ５３０と第３導電部５５３および第４導電部５５４それぞれとの間の熱抵抗よりも高くなっている。第１半導体部品６１０は第２半導体部品６２０よりも放熱性能が低まっている。
以下においては表記を簡便とするため、Ｕ相半導体モジュール５１１に含まれる第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０を、Ｕ相ハイサイド部品６１１とＵ相ローサイド部品６２１と示す。Ｖ相半導体モジュール５１２に含まれる第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０を、Ｖ相ハイサイド部品６１２とＶ相ローサイド部品６２２と示す。Ｗ相半導体モジュール５１３に含まれる第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０を、Ｗ相ハイサイド部品６１３とＷ相ローサイド部品６２３と示す。
また、第１隙間における供給管７１０側を第１上流領域、排出管７２０側を第１下流領域と示す。第２隙間における供給管７１０側を第２上流領域、排出管７２０側を第２下流領域と示す。第３隙間における供給管７１０側を第３上流領域、排出管７２０側を第３下流領域と示す。
図７に示す一例では、第１上流領域にＵ相ハイサイド部品６１１が設けられ、第１下流領域にＵ相ローサイド部品６２１が設けられている。第２上流領域にＶ相ハイサイド部品６１２が設けられ、第２下流領域にＶ相ローサイド部品６２２が設けられている。第３上流領域にＷ相ハイサイド部品６１３が設けられ、第３下流領域にＷ相ローサイド部品６２３が設けられている。これにより、１相の半導体モジュールに含まれる第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０の温度差が高まることが抑制される。
図８に示す一例では、第１上流領域にＵ相ハイサイド部品６１１が設けられ、第１下流領域にＷ相ローサイド部品６２３が設けられている。第２上流領域にＶ相ハイサイド部品６１２が設けられ、第２下流領域にＵ相ローサイド部品６２１が設けられている。第３上流領域にＷ相ハイサイド部品６１３が設けられ、第３下流領域にＶ相ローサイド部品６２２が設けられている。これにより、１相の半導体モジュールに含まれる第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０の温度差が高まることが抑制されるとともに、３相の半導体モジュールの温度差が高まることが抑制される。
本実施形態に記載の電力変換ユニット３００には、第１実施形態に記載の電力変換ユニット３００と同等の構成要素が含まれている。そのために本実施形態の電力変換ユニット３００が第１実施形態に記載の電力変換ユニット３００と同等の作用効果を奏することは言うまでもない。そのためにその記載を省略する。以下に示す他の実施形態でも重複する作用効果の記載を省略する。
（第３実施形態）
第１実施形態では冷却器７００が３つの空隙を備える例を示した。これに対して本実施形態では冷却器７００が６つの空隙を備えている。冷却器７００は中継管７３０を７つ有している。
以下においては表記を簡便するため、これら７つの中継管７３０に、ｙ方向において供給口７１０ａから離間するほどに増大する番数を付与する。これら７つの中継管７３０を、第１中継管７３１、第２中継管７３２、第３中継管７３３、第４中継管７３４、第５中継管７３５、第６中継管７３６、第７中継管７３７と表記する。また、これら７つの第１中継管７３１～第７中継管７３７で構成される６つの空隙を、ｙ方向において供給口７１０ａから離間するほどに増大する番数を付与して、第１空隙～第６空隙と表記する。
これら第１中継管７３１～第７中継管７３７それぞれの冷媒の流動しやすさと、この冷媒と半導体モジュールとの熱交換を加味すると、第１隙間が他の隙間よりも冷却性能が高くなっている。以下、第６隙間、第２隙間、第５隙間、第３隙間、第４隙間の順に冷却性能が高くなっている。なお、第２隙間～第４隙間の冷却性能の差は、これら隙間と第１隙間（第６隙間）との冷却性能の差と比べると小さくなっている。
図９に示す一例では、第１隙間にＵ相ハイサイド部品６１１が設けられ、第２隙間にＵ相ローサイド部品６２１が設けられている。第３隙間にＶ相ハイサイド部品６１２が設けられ、第４隙間にＶ相ローサイド部品６２２が設けられている。第６隙間にＷ相ハイサイド部品６１３が設けられ、第５隙間にＷ相ローサイド部品６２３が設けられている。これによっても、１相の半導体モジュールに含まれる第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０の温度差が高まることが抑制される。
なお図９では表記が煩雑となることを避けるために、３相の半導体モジュールそれぞれに対応する第１領域７００ａと第２領域７００ｂのうち、Ｕ相半導体モジュール５１１に対応する領域のみを破線で囲って図示している。また、Ｕ相半導体モジュール５１１の備えるＵ相ハイサイド部品６１１とＵ相ローサイド部品６２１それぞれと熱交換する領域を第３領域７００ｃとして破線で囲って示している。
図１０に示す一例では、第１隙間にＵ相ハイサイド部品６１１が設けられ、第４隙間にＵ相ローサイド部品６２１が設けられている。第２隙間にＶ相ハイサイド部品６１２が設けられ、第５隙間にＶ相ローサイド部品６２２が設けられている。第６隙間にＷ相ハイサイド部品６１３が設けられ、第３隙間にＶ相ローサイド部品６２２が設けられている。係る構成によって、１相の半導体モジュールに含まれる第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０の温度差が高まることが抑制されるとともに、３相の半導体モジュールの温度差が高まることが抑制される。
図１０では表記が煩雑となることを避けるために、３相の半導体モジュールそれぞれに対応する第１領域７００ａと第２領域７００ｂのうち、Ｕ相半導体モジュール５１１に対応する領域のみを破線で囲って図示している。
以上に示した図９と図１０に示す構成においては、１相の半導体モジュールに含まれるハイサイド部品とローサイド部品との間の連結を容易とするために、ハイサイド部品のソース端子５５０ｂとローサイド部品のドレイン端子５５０ａとがｙ方向で並んでもよい。すなわち、ハイサイド部品のソース端子５５０ｂのｙ方向への投影領域と、ローサイド部品のドレイン端子５５０ａのｙ方向への投影領域とが重なってもよい。
（第１の変形例）
各実施形態では、第１半導体部品６１０が第２半導体部品６２０よりも冷却器７００における冷却性能の高い場所に設けられる例を示した。すなわち、ハイサイドスイッチ５２１とハイサイドダイオード５２１ａが、ローサイドスイッチ５３１とローサイドダイオード５３１ａよりも冷却器７００における冷却性能の高い場所に設けられる例を示した。
しかしながら、ローサイドスイッチ５３１とローサイドダイオード５３１ａが、ハイサイドスイッチ５２１とハイサイドダイオード５２１ａよりも冷却器７００における冷却性能の高い場所に設けられる構成を採用することもできる。係る構成では、第２熱伝導面積が第１熱伝導面積よりも狭くなる。
（第２の変形例）
本実施形態では第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０の体格が同等になっている例を示した。すなわち、第１導電部５５１と第３導電部５５３の体格が同等であり、第２導電部５５２と第４導電部５５４の体格が同等である例を示した。しかしながら、第１半導体部品６１０と第２半導体部品６２０との放熱性能に差が生じる限りにおいて、第１導電部５５１と第３導電部５５３の体格は異なってもよい。第２導電部５５２と第４導電部５５４の体格は異なってもよい。
（第３の変形例）
第１実施形態では第２導電部５５２と第３導電部５５３が電気的に接続された構成を示した。しかしながら、第２導電部５５２と第４導電部５５４が電気的に接続された構成を採用することもできる。
係る構成においては、第１導電部５５１にドレイン端子５５０ａが一体的に連結される。第２導電部５５２と第４導電部５５４の少なくとも一方に中点端子５５０ｃが一体的に連結される。第３導電部５５３にソース端子５５０ｂが一体的に連結される。また、第２半導体チップ５３０の第２表面５３０ａにソース電極が形成され、第２裏面５３０ｂにドレイン電極が形成される。
（その他の変形例）
本実施形態では電力変換装置５００にインバータが含まれる例を示した。しかしながら電力変換装置５００にはインバータのほかにコンバータが含まれてもよい。
本実施形態では電力変換ユニット３００が電気自動車用の車載システム１００に含まれる例を示した。しかしながら電力変換ユニット３００の適用としては特に上記例に限定されない。例えばモータと内燃機関を備えるハイブリッドシステムに電力変換ユニット３００が含まれる構成を採用することもできる。
本実施形態では電力変換ユニット３００に１つのモータ４００が接続される例を示した。しかしながら電力変換ユニット３００に複数のモータ４００が接続される構成を採用することもできる。この場合、電力変換ユニット３００はインバータを構成するための３相の半導体モジュールを複数有する。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態が本開示に示されているが、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
１００…車載システム、２００…バッテリ、３００…電力変換ユニット、４００…モータ、５００…電力変換装置、５１１…Ｕ相半導体モジュール、５１２…Ｖ相半導体モジュール、５１３…Ｗ相半導体モジュール、５２０…第１半導体チップ、５２０ａ…第１表面、５２０ｂ…第１裏面、５２１…ハイサイドスイッチ、５２１ａ…ハイサイドダイオード、５３０…第２半導体チップ、５３０ａ…第２表面、５３０ｂ…第２裏面、５３１…ローサイドスイッチ、５３１ａ…ローサイドダイオード、５５１…第１導電部、５５２…第２導電部、５５３…第３導電部、５５４…第４導電部、５４０…被覆樹脂、６１０…第１半導体部品、６２０…第２半導体部品、７００…冷却器、７０１…流通経路、７００ａ…第１領域、７００ｂ…第２領域、７１０…供給管、７１０ａ…供給口、７２０…排出管、７２０ａ…排出口、７３０…中継管

Claims (18)

  1. 冷却器（７００）に設けられる第１半導体部品（６１０）と第２半導体部品（６２０）を有し、
    前記第１半導体部品は、第１スイッチ素子（５２１）の形成された第１半導体チップ（５２０）と、前記第１半導体チップの設けられる第１放熱板（５５１，５５２）と、を備え、
    前記第２半導体部品は、第２スイッチ素子（５３１）の形成された第２半導体チップ（５３０）と、前記第２半導体チップの設けられる第２放熱板（５５３，５５４）と、を備え、
    前記第１半導体チップは前記第２半導体チップよりも体格が小さく、
    前記第１半導体チップにおける前記第１放熱板との間の熱伝導に寄与する第１熱伝導面（５２０ａ，５２０ｂ）は、前記第２半導体チップにおける前記第２放熱板との間の熱伝導に寄与する第２熱伝導面（５３０ａ，５３０ｂ）よりも面積が狭く、
    前記冷却器における前記第１半導体部品の設けられる第１領域（７００ａ）は、前記冷却器における前記第２半導体部品の設けられる第２領域（７００ｂ）よりも冷却性能が高くなっている半導体モジュール。
  2. 前記第１スイッチ素子は、電源（２００）の備える正極と負極のうちの一方に電気的に接続され、
    前記第２スイッチ素子は、前記正極と前記負極のうちの他方に電気的に接続される請求項１に記載の半導体モジュール。
  3. 前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子とは前記正極と前記負極との間で電気的に直列接続されている請求項２に記載の半導体モジュール。
  4. 前記第１半導体部品と前記第２半導体部品それぞれは前記第１半導体チップと前記第２半導体チップそれぞれを被覆保護する被覆樹脂（５４０）を共有している請求項２または請求項３に記載の半導体モジュール。
  5. 前記第１半導体部品は、前記第１スイッチ素子と並列接続されるとともに、前記第１スイッチ素子とともに前記第１半導体チップに形成される第１還流ダイオード（５２１ａ）を有し、
    前記第２半導体部品は、前記第２スイッチ素子と並列接続されるとともに、前記第２スイッチ素子とともに前記第２半導体チップに形成される第２還流ダイオード（５３１ａ）を有する請求項２～４いずれか１項に記載の半導体モジュール。
  6. 前記第１半導体チップと前記第２半導体チップそれぞれとは別体の半導体チップに形成されたダイオードが前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子のいずれにも接続されていない請求項５に記載の半導体モジュール。
  7. 前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子は同一種類のトランジスタである請求項１～６いずれか１項に記載の半導体モジュール。
  8. 前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子それぞれの形成材料は、ＳｉＣ若しくはＧａＮである請求項１～７いずれか１項に記載の半導体モジュール。
  9. 通電によって前記第１スイッチ素子で生じる発熱量は、通電によって前記第２スイッチ素子で生じる発熱量以下である請求項１～８いずれか１項に記載の半導体モジュール。
  10. 通電状態の前記第１スイッチ素子の電気抵抗は、通電状態の前記第２スイッチ素子の電気抵抗以下である請求項９に記載の半導体モジュール。
  11. 前記第１スイッチ素子のスイッチング速度は、前記第２スイッチ素子のスイッチング速度以下である請求項９または請求項１０に記載の半導体モジュール。
  12. 前記冷却器は冷媒の供給される供給口（７１０ａ）と、前記冷媒の排出される排出口（７２０ａ）と、前記供給口と前記排出口とを結ぶ流通経路（７０１）と、を備え、
    前記流通経路において前記第１領域は前記第２領域よりも前記供給口側に位置している請求項１～１１いずれか１項に記載の半導体モジュール。
  13. 前記第１熱伝導面と前記第２熱伝導面それぞれは複数に分かれている請求項１２に記載の半導体モジュール。
  14. 前記冷却器は、前記供給口を備える供給管（７１０）と、前記排出口を備える排出管（７２０）と、前記供給管と前記排出管とを連結する複数の中継管（７３０）と、を備え、
    複数の前記中継管に前記第１領域と前記第２領域それぞれが含まれている請求項１３に記載の半導体モジュール。
  15. 複数の前記中継管は、前記供給口から遠ざかる離間方向に離間して並んでおり、
    前記第１半導体部品と前記第２半導体部品それぞれは、前記離間方向で隣り合って並ぶ２つの前記中継管の間の隙間に設けられている請求項１４に記載の半導体モジュール。
  16. 複数の前記中継管は、前記供給口から遠ざかる離間方向に離間して並んでおり、
    前記第１半導体部品の設けられる隙間は、前記第２半導体部品の設けられる隙間よりも、前記流通経路において前記供給口側に位置している請求項１４に記載の半導体モジュール。
  17. 前記冷却器は、冷媒の供給される供給口（７１０ａ）を備える供給管（７１０）と、前記冷媒の排出される排出口（７２０ａ）を備える排出管（７２０）と、前記供給管と前記排出管とを連結するとともに前記供給口から遠ざかる離間方向に離間して並ぶ複数の中継管（７３０）と、を備え、
    前記離間方向で隣り合って並ぶ２つの前記中継管によって区画される隙間が少なくとも３つ構成され、
    前記第１半導体部品は前記離間方向で並ぶ少なくとも３つの前記隙間のうちの端に位置する前記隙間に設けられ、前記第２半導体部品は前記離間方向で並ぶ少なくとも３つの前記隙間のうちの内側に位置する前記隙間に設けられている請求項１～１１いずれか１項に記載の半導体モジュール。
  18. 冷却器（７００）と、
    前記冷却器に設けられる第１半導体部品（６１０）と第２半導体部品（６２０）を有する半導体モジュール（５１１～５１３）と、を備え、
    前記第１半導体部品は、第１スイッチ素子（５２１）の形成された第１半導体チップ（５２０）と、前記第１半導体チップの設けられる第１放熱板（５５１，５５２）と、を備え、
    前記第２半導体部品は、第２スイッチ素子（５３１）の形成された第２半導体チップ（５３０）と、前記第２半導体チップの設けられる第２放熱板（５５３，５５４）と、を備え、
    前記第１半導体チップは前記第２半導体チップよりも体格が小さく、
    前記第１半導体チップにおける前記第１放熱板との間の熱伝導に寄与する第１熱伝導面（５２０ａ，５２０ｂ）は、前記第２半導体チップにおける前記第２放熱板との間の熱伝導に寄与する第２熱伝導面（５３０ａ，５３０ｂ）よりも面積が狭く、
    前記冷却器における前記第１半導体部品の設けられる第１領域（７００ａ）は、前記冷却器における前記第２半導体部品の設けられる第２領域（７００ｂ）よりも冷却性能が高くなっているパワーモジュール。
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