JP7338278B2 - パワーモジュール及び電力変換装置 - Google Patents

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Description

この明細書における開示は、パワーモジュール及び電力変換装置に関する。
特許文献１には、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ（電力変換装置）が開示されている。この電力変換装置は、直流の電力ラインに並列接続されている各相の上下アーム回路と、電力ラインの電圧を平滑化する平滑コンデンサと、を備える。
特開２０１３－１６９０７５号公報
ここで、上下アーム回路のスイッチングに伴い生じるサージ電圧は、単位時間当たりの電流変化量（電流変化率）が大きいほど、また、配線インダクタンスが大きいほど大きくなる。そして、上記電力変換装置の場合、上下アーム回路のスイッチング時に必要な電荷が平滑コンデンサから供給されることになる。そのため、上下アーム回路と平滑コンデンサとを接続する配線の長さを短くすれば、サージ電圧に係る配線インダクタンスを小さくでき、上記サージ電圧を低減できる。
近年では、電力変換装置での電力損失低減を図るべく、上下アーム回路のスイッチング高速化のニーズが高くなってきており、上記サージ電圧を低減するニーズが高くなってきている。しかしながら、従来の電力変換装置の構成では、上述の如く配線長さを短くして配線インダクタンスを小さくすることに限界があり、さらなるサージ電圧低減を図ることが困難である。
本開示はこのような課題に鑑みてなされたものであり、従来よりもサージ電圧を低減できるようにした、電力変換装置に適用されるパワーモジュール及び電力変換装置を提供することを目的とする。
本開示は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、技術的範囲を限定するものではない。
本開示のひとつであるパワーモジュールは、
複数の上下アーム回路（１０）が並列して電力ライン（１２、１３）に接続されてなる電力変換装置（５）に適用されるパワーモジュールであって、
上アーム（１０Ｕ）及び下アーム（１０Ｌ）を有する上下アーム回路と、
上下アーム回路に並列接続されたコンデンサ（Ｃ１）と、
上下アーム回路を構成する上アーム（１０Ｕ）及びコンデンサの正極端子を接続する上配線（１１Ｐａ）と、
上下アーム回路を構成する下アーム（１０Ｌ）及びコンデンサの負極端子を電気接続する下配線（１１Ｎａ）と、
電力ラインに接続される電力配線であって、電力ラインのうち高電位側のライン及び上配線を接続する上電力配線（１１Ｐ）、及び、電力ラインのうち低電位側のライン及び下配線を接続する下電力配線（１１Ｎ）と、
上アームが有する主端子（７０Ｅ）及び下アームが有する主端子（７０Ｃ）を接続する出力配線（１５０）と、を備え、
出力配線は、上配線及び下配線のそれぞれと対向する対向部（１５４ｐ、１５４ｎ）を有し、上配線と対向する対向部（１５４ｐ）と下配線と対向する対向部（１５４ｎ）とは、出力配線の異なる位置に設けられる。
このパワーモジュールは、電力ラインを含まない以下の閉ループ回路を形成することになる。すなわち、コンデンサの正極端子、上配線、上下アーム回路、下配線及びコンデンサの負極端子が順に直列接続された、電力ラインを含まない閉ループ回路である。そのため、上下アーム回路のスイッチング時に必要な電荷がコンデンサから供給されるにあたり、その電荷供給経路には電力ラインが含まれないので、その経路の配線を短くできる。一方、先行技術文献において平滑コンデンサで電荷供給する従来構造の場合には、平滑コンデンサから上下アーム回路への電荷供給経路に電力ラインが含まれるので、その経路の配線を十分に短くすることができない。
以上により、上記パワーモジュールによれば、サージ電圧発生の要因の１つである配線長を短くすることを、従来構造に比べて容易に実現できる。よって、サージ電圧に係る配線インダクタンスを小さくでき、上下アーム回路で生じるサージ電圧を低減できる。
しかも、上記閉ループ回路は電力ラインを含んでいないので、サージ電圧が電力ラインに重畳しにくくなる。そのため、電力ラインを通じて他の上下アーム回路にサージ電圧を干渉させてしまうことを抑制できる。
本開示の他のひとつである電力変換装置は、
複数の上下アーム回路（１０）が並列接続された電力ライン（１２、１３）と、
各相それぞれに設けられた上記パワーモジュールと、を備える。
この電力変換装置は、上記パワーモジュールが各相それぞれに設けられている。そのため、閉ループ回路によるサージ電圧低減の上記効果が、各相のパワーモジュール毎に発揮される。また、電力ラインを通じた他の上下アーム回路へのサージ電圧干渉抑制の上記効果も、各相のパワーモジュール毎に発揮される。
第１実施形態の電力変換装置が適用される駆動システムを示す等価回路図である。 半導体装置を示す斜視図である。 図２のIII-III線に沿う断面図である。 半導体装置を主端子側から見た平面図である。 図２に対して封止樹脂体を省略した図である。 リードフレームの不要部分をカットする前の斜視図である。 ＩＧＢＴと主端子の位置関係を示す平面図である。 半導体装置の別例を示す斜視図である。 半導体装置の別例を示す斜視図である。 半導体装置の別例を示す斜視図である。 主端子トータルのインダクタンスの磁場解析結果を示す図である。 半導体装置の別例を示す斜視図である。 半導体装置の別例を示す平面図であり、図７に対応している。 半導体装置の別例を示す平面図であり、図７に対応している。 半導体装置の別例を示す平面図であり、図７に対応している。 半導体装置の別例を示す平面図であり、図７に対応している。 半導体装置の別例を示す断面図であり、図３に対応している。 図１７のXVIII-XVIII線に沿う断面図である。 半導体装置の別例の半導体装置を示す断面図である。 ＩＧＢＴと主端子の位置関係を示す平面図であり、図７に対応している。 パワーモジュールを示す平面図である。 図２１のXXII-XXII線に沿う断面図である。 図２１を裏面側から見た平面図である。 図２１をＡ方向から見た平面図である。 図２１をＢ方向から見た平面図である。 図２１をＣ方向から見た平面図である。 半導体装置、平滑コンデンサ、各バスバーの接続を説明するための図である。 配線の寄生インダクタンスを含む等価回路図である。 図２７の別例を示す模式図である。 第２実施形態のパワーモジュールを示す分解斜視図である。 図３０のXXXI-XXXI線に沿う断面図である。 図３０のXXXII-XXXII線に沿う断面図である。 パワーモジュールの別例を示す断面図であり、図３２に対応している。 ケースの別例を示す斜視図である。 図３４に対応するパワーモジュールの平面図である。 図３４に対応するパワーモジュールの断面図である。 第３実施形態のパワーモジュールの等価回路図である。 パワーモジュールを示す模式的な図である。 パワーモジュールの具体例を示す斜視図である。 図３９をＤ方向から見た平面図である。 パワーモジュールの別例を示す斜視図である。 パワーモジュールの別例を示す斜視図である。 パワーモジュールの別例を示す斜視図である。 パワーモジュールの別例を示す斜視図である。 パワーモジュールのその他変形例を示す斜視図である。 第４実施形態のパワーモジュールにおいて、電流センサ及び出力バスバー周辺を示す断面図である。 パワーモジュールが適用される電力変換装置の概略構成を示す部分断面図である。 パワーモジュールの参考例を示す断面図である。 図４６に示す構成の効果を説明するための断面図である。 パワーモジュールの別例を示す断面図である。 パワーモジュールが適用される装置の別例を示す図である。 第５実施形態のパワーモジュールを示す分解斜視図である。 図５２のLIII-LIII線に沿う断面図である。 図５２のLIV-LIV線に沿う断面図である。
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。
（第１実施形態）
本実施形態の電力変換装置は、たとえば電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＶ）などの車両に適用可能である。以下では、ハイブリッド自動車に適用される例について説明する。
＜駆動システム＞
先ず、図１に基づき、電力変換装置が適用される駆動システムの概略構成について説明する。
図１に示すように、車両の駆動システム１は、直流電源２と、モータジェネレータ３，４と、直流電源２とモータジェネレータ３，４との間で電力変換を行う電力変換装置５を備えている。
直流電源２は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの充放電可能な二次電池である。モータジェネレータ３，４は、三相交流方式の回転電機である。モータジェネレータ３は、図示しないエンジンにより駆動されて発電する発電機（オルタネータ）、及び、エンジンを始動させる電動機（スタータ）として機能する。モータジェネレータ４は、車両の走行駆動源、すなわち電動機として機能する。また、回生時には発電機として機能する。車両は、走行駆動源として、エンジン及びモータジェネレータ４を備えている。
電力変換装置５は、コンバータ６と、インバータ７，８と、制御回路部９と、平滑コンデンサＣ２と、フィルタコンデンサＣ３などを備えている。コンバータ６及びインバータ７，８は、電力変換部である。コンバータ６は、直流電圧を異なる値の直流電圧に変換するＤＣ－ＤＣ変換部であり、インバータ７，８は、ＤＣ－ＡＣ変換部である。これら電力変換部は、上下アーム回路１０とコンデンサＣ１を有する並列回路１１を、それぞれ備えている。
上下アーム回路１０は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２を有している。本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２として、ｎチャネル型のＩＧＢＴを採用している。上アーム１０Ｕは、スイッチング素子Ｑ１に、還流用のダイオードＤ１が逆並列に接続されてなる。下アーム１０Ｌは、スイッチング素子Ｑ２に、還流用のダイオードＤ２が逆並列に接続されてなる。なお、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ＩＧＢＴに限定されない。たとえばＭＯＳＦＥＴを採用することもできる。ダイオードＤ１，Ｄ２としては、寄生ダイオードを用いることもできる。
上アーム１０Ｕと下アーム１０Ｌは、上アーム１０ＵをＶＨライン１２Ｈ側として、ＶＨラインとＮライン１３との間で直列接続されている。高電位側の電力ラインであるＰライン１２は、上記したＶＨライン１２Ｈに加えて、ＶＬライン１２Ｌを有している。ＶＬライン１２Ｌは、直流電源２の正極端子に接続されている。ＶＬライン１２ＬとＶＨライン１２Ｈとの間にコンバータ６が設けられており、ＶＨライン１２Ｈの電位は、ＶＬライン１２Ｌの電位以上とされる。Ｎライン１３は、直流電源２の負極に接続されており、接地ラインとも称される。このように、電力ライン間で上アーム１０Ｕと下アーム１０Ｌが直列接続されて、上下アーム回路１０が構成されている。後述する半導体装置２０は、１つのアームを構成する。
なお、スイッチング素子Ｑ１のコレクタ電極がＶＨライン１２Ｈに接続され、スイッチング素子Ｑ２のエミッタ電極がＮライン１３に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のエミッタ電極と、スイッチング素子Ｑ２のコレクタ電極が接続されている。
コンデンサＣ１の正極端子は、上アーム１０Ｕを構成するスイッチング素子Ｑ１のコレクタ電極に接続されている。コンデンサＣ１の負極端子は、下アーム１０Ｌを構成するスイッチング素子Ｑ２のエミッタ電極に接続されている。すなわち、コンデンサＣ１は、対応する上下アーム回路１０に並列接続されている。並列回路１１は、上下アーム回路１０とコンデンサＣ１とが並列接続されてなる。並列回路１１は、共通配線１１Ｐ，１１Ｎを有している。上アーム１０ＵとコンデンサＣ１の正極端子との接続点は、共通配線１１Ｐを介して、ＶＨライン１２Ｈに接続されている。下アーム１０ＬとコンデンサＣ１の負極端子との接続点は、共通配線１１Ｎを介して、Ｎライン１３に接続されている。
本実施形態では、平滑コンデンサＣ２やフィルタコンデンサＣ３とは別に、コンデンサＣ１が設けられている。コンデンサＣ１は、並列接続された上下アーム回路１０を構成するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング時に必要な電荷を供給する機能を有せばよい。スイッチングによってエネルギーロス（損失）が発生し、上下アームの両端間の電圧が落ち込むため、不足する電荷を、並列接続されたコンデンサＣ１から供給する。このため、コンデンサＣ１の静電容量は、平滑コンデンサＣ２やフィルタコンデンサＣ３の静電容量に対して十分に小さい値とされている。たとえば、平滑コンデンサＣ２の静電容量が１０００μＦとされ、コンデンサＣ１の静電容量が１０μＦ～２０μＦとされている。後述するパワーモジュール１１０は、１つの並列回路１１を構成する。
フィルタコンデンサＣ３は、ＶＬライン１２ＬとＮライン１３との間に接続されている。フィルタコンデンサＣ３は、直流電源２に並列に接続されている。フィルタコンデンサＣ３は、たとえば直流電源２からの電源ノイズを除去する。フィルタコンデンサＣ３は、平滑コンデンサＣ２よりも低電圧側に配置されるため低圧側コンデンサとも称される。なお、Ｎライン１３及びＶＬライン１２Ｌの少なくとも一方には、直流電源２とフィルタコンデンサＣ３との間に、図示しないシステムメインリレー（ＳＭＲ）が設けられている。
コンバータ６は、上記した並列回路１１と、リアクトルを有している。本実施形態のコンバータ６は、多相コンバータ、具体的には二相コンバータとして構成されている。コンバータ６は、２組の並列回路１１と、並列回路１１ごとに設けられたリアクトルＲ１，Ｒ２を有している。並列回路１１は、ＶＨライン１２ＨとＮライン１３との間で並列接続されている。リアクトルＲ１，Ｒ２の一端はＶＬライン１２Ｌに接続され、他端は、昇圧配線１４をそれぞれ介して、対応する並列回路１１における上アーム１０Ｕ及び下アーム１０Ｌの接続点に接続されている。すなわち、ＶＬライン１２Ｌと対応する上下アーム回路１０の接続点との間に、リアクトルＲ１，Ｒ２が配置されている。リアクトルＲ１，Ｒ２は、ＶＬライン１２ＬとＮライン１３との間で、互いに並列に接続されている。
コンバータ６は、制御回路部９によるスイッチング制御にしたがって、直流電圧を異なる値の直流電圧に変換する。コンバータ６は、直流電源２から供給される直流電圧を昇圧する機能を有している。また、平滑コンデンサＣ２の電荷を用いて直流電源２を充電する降圧機能も有している。
平滑コンデンサＣ２は、ＶＨライン１２ＨとＮライン１３との間に接続されている。平滑コンデンサＣ２は、コンバータ６とインバータ７，８との間に設けられており、コンバータ６及びインバータ７，８と並列に接続されている。平滑コンデンサＣ２は、たとえばコンバータ６で昇圧された直流電圧を平滑化し、その直流電圧の電荷を蓄積する。平滑コンデンサＣ２の両端間の電圧が、モータジェネレータ３，４を駆動するための直流の高電圧となる。平滑コンデンサＣ２の両端間の電圧は、フィルタコンデンサＣ３の両端間の電圧以上とされる。平滑コンデンサＣ２は、フィルタコンデンサＣ３よりも高電圧側に配置されるため高圧側コンデンサとも称される。
インバータ７は、平滑コンデンサＣ２を介してコンバータ６に接続されている。インバータ７は、上記した並列回路１１を３組分、有している。すなわち、インバータ７は、三相分の上下アーム回路１０を有している。Ｕ相の上下アーム回路１０の接続点は、モータジェネレータ３の固定子に設けられたＵ相巻線に接続されている。同様に、Ｖ相の上下アーム回路１０の接続点は、モータジェネレータ３のＶ相巻線に接続されている。Ｗ相の上下アーム回路１０の接続点は、モータジェネレータ３のＷ相巻線に接続されている。各相の上下アーム回路１０の接続点は、相ごとに設けられた出力配線１５を介して対応する相の巻線に接続されている。
インバータ７は、制御回路部９によるスイッチング制御にしたがって、直流電圧を三相交流電圧に変換し、モータジェネレータ３へ出力する。これにより、モータジェネレータ３は、所定のトルクを発生するように駆動される。また、インバータ７は、エンジンの出力を受けてモータジェネレータ３が発電した三相交流電圧を、制御回路部９によるスイッチング制御にしたがって直流電圧に変換し、ＶＨライン１２Ｈへ出力することもできる。このように、インバータ７は、コンバータ６とモータジェネレータ３との間で双方向の電力変換を行なう。
同様に、インバータ８も、平滑コンデンサＣ２を介してコンバータ６に接続されている。インバータ８も、上記した並列回路１１を３組分、有している。すなわち、インバータ８は、三相分の上下アーム回路１０を有している。Ｕ相の上下アーム回路１０の接続点は、モータジェネレータ４の固定子に設けられたＵ相巻線に接続されている。Ｖ相の上下アーム回路１０の接続点は、モータジェネレータ４のＶ相巻線に接続されている。Ｗ相の上下アーム回路１０の接続点は、モータジェネレータ４のＷ相巻線に接続されている。各相の上下アーム回路１０の接続点は、相ごとに設けられた出力配線１５を介して対応する相の巻線に接続されている。
インバータ８は、制御回路部９によるスイッチング制御にしたがって、直流電圧を三相交流電圧に変換し、モータジェネレータ４へ出力する。これにより、モータジェネレータ３は、所定のトルクを発生するように駆動される。また、インバータ８は、車両の回生制動時、車輪からの回転力を受けてモータジェネレータ４が発電した三相交流電圧を、制御回路部９によるスイッチング制御にしたがって直流電圧に変換し、ＶＨライン１２Ｈへ出力することもできる。このように、インバータ８は、コンバータ６とモータジェネレータ４との間で双方向の電力変換を行なう。
制御回路部９は、インバータ７，８のスイッチング素子を動作させるための駆動指令を生成し、図示しない駆動回路部（ドライバ）に出力する。制御回路部９は、図示しない上位ＥＣＵから入力されるトルク要求や各種センサにて検出された信号に基づいて、駆動指令を生成する。
各種センサとしては、モータジェネレータ３，４の各相の巻線に流れる相電流を検出する電流センサ、モータジェネレータ３，４の回転子の回転角を検出する回転角センサ、平滑コンデンサＣ２の両端電圧、すなわちＶＨライン１２Ｈの電圧を検出する電圧センサ、フィルタコンデンサＣ３の両端電圧、すなわちＶＬライン１２Ｌの電圧を検出する電圧センサ、昇圧配線１４に設けられ、リアクトルＲ１，Ｒ２を流れる電流を検出する電流センサなどがある。電力変換装置５は、これらの図示しないセンサを有している。制御回路部９は、具体的には、駆動指令としてＰＷＭ信号を出力する。制御回路部９は、たとえばマイコン（マイクロコンピュータ）を備えて構成されている。
なお、駆動回路部は、制御回路部９からの駆動指令に基づいて駆動信号を生成し、対応する上下アーム回路１０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート電極に出力する。これにより、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動、すなわちオン駆動、オフ駆動させる。本実施形態では、駆動回路部が上下アーム回路１０ごとに設けられている。
次に、電力変換装置５を説明する前に、その構成要素である半導体装置２０、半導体装置２０を備えたパワーモジュール１１０について説明する。
＜半導体装置＞
本実施形態の電力変換装置５に適用可能な半導体装置２０の一例について説明する。以下に示す半導体装置２０は、上下アーム回路１０の一方、すなわち１つのアームを構成するように構成されている。すなわち、２つの半導体装置により、上下アーム回路１０が構成される。このような半導体装置２０は、１つのアームを構成する要素単位でパッケージ化しているため、１ｉｎ１パッケージとも称される。半導体装置２０は、上アーム１０Ｕと下アーム１０Ｌとで、基本的な構成が同じであり、たとえば共通部品とすることもできる。
図２～図７に示すように、半導体装置２０は、封止樹脂体３０、半導体チップ４０、導電部材５０、ターミナル６０、主端子７０、及び信号端子８０を備えている。なお、図５は、図２に対して、封止樹脂体３０を省略した図である。図６は、封止樹脂体３０の成形後であって、タイバーなど、リードフレーム１００の不要部分を除去する前の状態を示している。図７は、半導体チップ４０と主端子７０との位置関係を示す平面図であり、封止樹脂体３０の一部、導電部材５０Ｅ、及びターミナル６０を省略して図示している。
以下の説明において、半導体チップ４０の板厚方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する一方向をＸ方向と示す。具体的には、主端子７０の並び方向をＸ方向と示す。また、Ｚ方向及びＸ方向の両方向に直交する方向をＹ方向と示す。特に断わりのない限り、上記したＸ方向及びＹ方向により規定されるＸＹ面に沿う形状を平面形状とする。
封止樹脂体３０は、たとえばエポキシ系樹脂からなる。封止樹脂体３０は、たとえばトランスファモールド法により成形されている。図２～図４に示すように、封止樹脂体３０は、半導体チップ４０の板厚方向に平行なＺ方向において、一面３１と、一面３１と反対の裏面３２を有している。一面３１及び裏面３２は、たとえば平坦面となっている。封止樹脂体３０は、一面３１と裏面３２とをつなぐ側面を有している。本例では、封止樹脂体３０が、平面略矩形状をなしている。
半導体チップ４０は、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの半導体基板に、素子が形成されてなる。半導体装置２０は、半導体チップ４０を１つ備えている。半導体チップ４０には、上記した１つのアームを構成する素子（スイッチング素子及びダイオード）が形成されている。すなわち、素子としてＲＣ（Reverse Conducting）－ＩＧＢＴが形成されている。たとえば上アーム１０Ｕとして用いる場合、半導体チップ４０に形成された素子はスイッチング素子Ｑ１及びダイオードＤ１として機能し、下アーム１０Ｌとして用いる場合、半導体チップ４０に形成された素子はスイッチング素子Ｑ２及びダイオードＤ２として機能する。
素子は、Ｚ方向に主電流が流れるように縦型構造をなしている。図示を省略するが、素子はゲート電極を有している。ゲート電極はトレンチ構造をなしている。図３に示すように、半導体チップ４０は、Ｚ方向の両面に主電極を有している。具体的には、一面側に主電極としてコレクタ電極４１を有し、一面と反対の裏面側に主電極としてエミッタ電極４２を有している。コレクタ電極４１はダイオードのカソード電極も兼ねており、エミッタ電極４２はダイオードのアノード電極も兼ねている。コレクタ電極４１は、一面のほぼ全面に形成されている。エミッタ電極４２は、裏面の一部に形成されている。
図３及び図７に示すように、半導体チップ４０は、エミッタ電極４２が形成された裏面に、信号用の電極であるパッド４３を有している。パッド４３は、エミッタ電極４２とは別の位置に形成されている。パッド４３は、エミッタ電極４２と電気的に分離されている。パッド４３は、Ｙ方向において、エミッタ電極４２の形成領域とは反対側の端部に形成されている。
本例では、半導体チップ４０が、５つのパッド４３を有している。具体的には、５つのパッド４３として、ゲート電極用、エミッタ電極４２の電位を検出するケルビンエミッタ用、電流センス用、半導体チップ４０の温度を検出する温度センサ（感温ダイオード）のアノード電位用、同じくカソード電位用を有している。５つのパッド４３は、平面略矩形状の半導体チップ４０において、Ｙ方向の一端側にまとめて形成されるとともに、Ｘ方向に並んで形成されている。
導電部材５０は、半導体チップ４０と主端子７０とを電気的に中継する。すなわち、主電極の配線としての機能を果たす。本例では、半導体チップ４０（素子）の熱を半導体装置２０の外部に放熱する機能も果たす。このため、導電部材５０は、ヒートシンクとも称される。導電部材５０は、電気伝導性及び熱伝導性を確保すべく、Ｃｕなどの金属材料を少なくとも用いて形成されている。
導電部材５０は、半導体チップ４０を挟むように対をなして設けられている。導電部材５０のそれぞれは、Ｚ方向からの投影視において、半導体チップ４０を内包するように設けられている。半導体装置２０は、一対の導電部材５０として、半導体チップ４０のコレクタ電極４１側に配置された導電部材５０Ｃと、エミッタ電極４２側に配置された導電部材５０Ｅを有している。導電部材５０Ｃがコレクタ電極４１と後述する主端子７０Ｃとを電気的に中継し、導電部材５０Ｅがエミッタ電極４２と後述する主端子７０Ｅとを電気的に中継する。
図３，図５，及び図７に示すように、導電部材５０Ｃは、Ｚ方向において厚肉の部分である本体部５１Ｃと、本体部５１Ｃよりも薄肉の部分である延設部５２Ｃを有している。本体部５１Ｃは、厚みがほぼ一定の平面略形状をなしている。本体部５１Ｃは、Ｚ方向において、半導体チップ４０側の実装面５３Ｃと、実装面５３Ｃと反対の放熱面５４Ｃを有している。延設部５２Ｃは、Ｙ方向において、本体部５１Ｃの端部から延設されている。延設部５２Ｃは、本体部５１ＣとＸ方向の長さ、すなわち幅を同じにしてＹ方向に延設されている。延設部５２Ｃにおける半導体チップ４０側の面は、本体部５１Ｃの実装面５３Ｃと略面一となっており、半導体チップ４０と反対の面は、封止樹脂体３０によって封止されている。延設部５２Ｃは、少なくとも主端子７０の配置側の端部に設けられれば良い。本例では、本体部５１Ｃの両端にそれぞれ設けられている。図７では、本体部５１Ｃと延設部５２Ｃとの境界を二点鎖線で示している。
図３及び図５に示すように、導電部材５０Ｅは、Ｚ方向において厚肉の部分である本体部５１Ｅと、本体部５１Ｅよりも薄肉の部分である延設部５２Ｅを有している。本体部５１Ｅは、厚みがほぼ一定の平面略形状をなしている。本体部５１Ｅは、Ｚ方向において、半導体チップ４０側の実装面５３Ｅと、実装面５３Ｅと反対の放熱面５４Ｅを有している。延設部５２Ｅは、Ｙ方向において、本体部５１Ｅの端部から延設されている。延設部５２Ｅは、本体部５１ＥとＸ方向の長さ、すなわち幅を同じにしてＹ方向に延設されている。延設部５２Ｅにおける半導体チップ４０側の面は、本体部５１Ｅの実装面５３Ｅと略面一となっており、半導体チップ４０と反対の面は、封止樹脂体３０によって封止されている。延設部５２Ｅは、少なくとも主端子７０の配置側の端部に設けられれば良い。本例では、本体部５１Ｅの両端にそれぞれ設けられている。なお、本例では、導電部材５０Ｃ，５０Ｅとして共通部品を採用している。
導電部材５０Ｃの本体部５１Ｃにおける実装面５３Ｃには、半導体チップ４０のコレクタ電極４１が、はんだ９０を介して接続されている。接続方法としては、はんだ接合に限定されない。導電部材５０Ｃの大部分は封止樹脂体３０によって覆われている。導電部材５０Ｃの放熱面５４Ｃは、封止樹脂体３０から露出されている。放熱面５４Ｃは、一面３１と略面一となっている。導電部材５０Ｃの表面のうち、はんだ９０との接続部、放熱面５４Ｃ、及び主端子７０の連なる部分を除く部分が、封止樹脂体３０によって覆われている。
ターミナル６０は、半導体チップ４０と導電部材５０Ｅとの間に介在している。ターミナル６０は略直方体をなしており、その平面形状（平面略矩形状）はエミッタ電極４２とほぼ一致している。ターミナル６０は、半導体チップ４０のエミッタ電極４２と導電部材５０Ｅとの電気伝導、熱伝導経路の途中に位置するため、電気伝導性及び熱伝導性を確保すべく、Ｃｕなどの金属材料を少なくとも用いて形成されている。ターミナル６０は、エミッタ電極４２に対向配置され、はんだ９１を介してエミッタ電極４２と接続されている。接続方法としては、はんだ接合に特に限定されない。ターミナル６０は、後述するリードフレーム１００の一部分として構成されてもよい。
導電部材５０Ｅの本体部５１Ｅにおける実装面５３Ｅには、半導体チップ４０のエミッタ電極４２が、はんだ９２を介して電気的に接続されている。具体的には、導電部材５０Ｅとターミナル６０とが、はんだ９２を介して接続されている。そして、エミッタ電極４２と導電部材５０Ｅとは、はんだ９１、ターミナル６０、及びはんだ９２を介して、電気的に接続されている。導電部材５０Ｅも、封止樹脂体３０によって大部分が覆われている。導電部材５０Ｅの放熱面５４Ｅは、封止樹脂体３０から露出されている。放熱面５４Ｅは、裏面３２と略面一となっている。導電部材５０Ｅの表面のうち、はんだ９２との接続部、放熱面５４Ｅ、及び主端子７０の連なる部分を除く部分が、封止樹脂体３０によって覆われている。
主端子７０は、半導体装置２０と外部機器とを電気的に接続するための外部接続端子のうち、主電流が流れる端子である。半導体装置２０は、複数の主端子７０を備えている。主端子７０は、対応する導電部材５０に連なっている。同一の金属部材を加工することで、主端子７０を対応する導電部材５０と一体的に設けてもよいし、別部材である主端子７０を接続によって導電部材５０に連なる構成としてもよい。本例では、図６に示すように、主端子７０は、信号端子８０とともに、リードフレーム１００の一部分として構成されており、導電部材５０とは別部材とされている。図３に示すように、主端子７０は、封止樹脂体３０の内部で、対応する導電部材５０に連なっている。
図３及び図４に示すように、主端子７０のそれぞれは、対応する導電部材５０からＹ方向に延設され、封止樹脂体３０の１つの側面３３から外部に突出している。主端子７０は、封止樹脂体３０の内外にわたって延設されている。主端子７０は、半導体チップ４０の主電極と電気的に接続された端子である。半導体装置２０は、主端子７０として、コレクタ電極４１と電気的に接続された主端子７０Ｃと、エミッタ電極４２と電気的に接続された主端子７０Ｅを有している。主端子７０Ｃはコレクタ端子、主端子７０Ｅはエミッタ端子とも称される。
主端子７０Ｃは、導電部材５０Ｃに連なっている。具体的には、延設部５２Ｃの１つにおける半導体チップ４０側の面に、はんだ９３を介して接続されている。接続方法としては、はんだ接合に特に限定されない。主端子７０Ｃは、導電部材５０ＣからＹ方向に延設され、封止樹脂体３０の側面３３から外部に突出している。主端子７０Ｅは、導電部材５０Ｅに連なっている。具体的には、延設部５２Ｅの１つにおける半導体チップ４０側の面に、はんだ９４を介して接続されている。接続方法としては、はんだ接合に特に限定されない。主端子７０Ｅは、導電部材５０Ｅから主端子７０Ｃと同じ方向であるＹ方向に延設され、図３及び図４に示すように、主端子７０Ｃと同じ側面３３から外部に突出している。主端子７０Ｃ，７０Ｅの詳細については、後述する。
信号端子８０は、対応する半導体チップ４０のパッド４３に接続されている。半導体装置２０は、複数の信号端子８０を有している。本例では、ボンディングワイヤ９５を介して接続されている。信号端子８０は、封止樹脂体３０の内部でボンディングワイヤ９５と接続されている。各パッド４３に接続された５つの信号端子８０は、それぞれＹ方向に延設されており、封止樹脂体３０における側面３３と反対の側面３４から外部に突出している。信号端子８０は、上記したようにリードフレーム１００の一部分として構成されている。なお、同一の金属部材を加工することで、信号端子８０を、主端子７０Ｃとともに導電部材５０Ｃと一体的に設けてもよい。
なお、リードフレーム１００は、図６に示すようにカット前の状態で、外周枠部１０１と、タイバー１０２を有している。主端子７０及び信号端子８０のそれぞれは、タイバー１０２を介して外周枠部１０１に固定されている。封止樹脂体３０の成形後、外周枠部１０１やタイバー１０２など、リードフレーム１００の不要部分を除去することで、主端子７０及び信号端子８０が電気的に分離され、半導体装置２０が得られる。リードフレーム１００としては、厚みが一定のもの、部分的に厚みが異なる異形材のいずれも採用が可能である。
以上のように構成される半導体装置２０では、封止樹脂体３０により、半導体チップ４０、導電部材５０それぞれの一部、ターミナル６０、主端子７０それぞれの一部、及び信号端子８０それぞれの一部が、一体的に封止されている。すなわち、１つのアームを構成する要素が封止されている。このため、半導体装置２０は、１ｉｎ１パッケージとも称される。
また、導電部材５０Ｃの放熱面５４Ｃが、封止樹脂体３０の一面３１と略面一とされている。また、導電部材５０Ｅの放熱面５４Ｅが、封止樹脂体３０の裏面３２と略面一とされている。半導体装置２０は、放熱面５４Ｃ，５４Ｅがともに封止樹脂体３０から露出された両面放熱構造をなしている。このような半導体装置２０は、たとえば、導電部材５０を、封止樹脂体３０とともに切削加工することで形成することができる。また、放熱面５４Ｃ，５４Ｅが、封止樹脂体３０を成形する型のキャビティ壁面に接触するようにして、封止樹脂体３０を成形することによって形成することもできる。
次に、主端子７０について詳細に説明する。
主端子７０は、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方を複数有している。主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとは、板面同士が対向するのではなく、側面同士が対向するように、主端子７０の板幅方向であるＸ方向に並んで配置されている。半導体装置２０は、隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅによる側面対向部を複数有している。板面とは、主端子７０の表面のうち、主端子７０の板厚方向の面であり、側面とは板面をつなぐ面であって主端子７０の延設方向に沿う面である。主端子７０の残りの表面は、延設方向における両端面、すなわち突出先端面と後端面である。側面対向部を構成する側面は、主端子７０の板厚方向において少なくとも一部が対向すればよい。たとえば板厚方向にずれて設けられてもよい。ただし、全面対向の方が効果的である。また、対向とは、対向する面が少なくとも向き合っていればよい。面同士が略平行とするのが良く、完全な平行状態がより好ましい。
主端子７０の側面は、板面よりも面積が小さい面である。主端子７０Ｃ，７０Ｅは、互いに隣り合うように配置されている。互いに隣り合うことにより、主端子７０Ｃ，７０Ｅをそれぞれ複数有する構成では、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとが交互に配置されることとなる。主端子７０Ｃ，７０Ｅは、順に配置されている。
図７に示すように、Ｘ方向において配置が連続する３つ以上の主端子７０により主端子群７１が構成されている。上記したように主端子７０Ｃ，７０Ｅは隣り合って配置されており、主端子群７１は主端子７０Ｃ，７０Ｅを両方含み、且つ、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方を複数含んで構成されている。主端子群７１を構成する主端子７０は、それぞれの少なくとも一部が所定の領域Ａ１内に配置されている。領域Ａ１は、Ｘ方向において、半導体チップ４０の一方の端面４４から仮想的に延長された延長線ＥＬ１と、端面４４とは反対の端面４５から仮想的に延長された延長線ＥＬ２との間の領域である。Ｘ方向において、延長線ＥＬ１，ＥＬ２間の長さは、半導体チップ４０の幅、すなわち素子幅に一致する。
本例では、主端子７０Ｃ，７０Ｅが、その全長において同じ方向（Ｙ方向）に延設されている。主端子７０は、平面一直線状をなし、Ｘ方向への延設部分を有してない。主端子７０Ｃの厚みは、本体部５１Ｃよりも薄くされており、たとえば延設部５２Ｃとほぼ同じとされている。主端子７０Ｅの厚みは、本体部５１Ｅよりも薄くされており、たとえば延設部５２Ｅとほぼ同じとされている。主端子７０の厚みは全長でほぼ一定とされており、主端子７０Ｃ，７０Ｅでほぼ同じ厚みとされている。主端子７０の幅Ｗ１は全長でほぼ一定とされており、主端子７０Ｃ，７０Ｅで同じ幅とされている。また、Ｘ方向において隣り合う主端子７０の間隔Ｐ１も、すべての主端子７０で同じとされている。間隔Ｐ１は、端子間ピッチとも称される。
主端子７０のそれぞれは、封止樹脂体３０内に屈曲部を２箇所有している。これにより、主端子７０はＺＹ平面において略クランク状をなしている。主端子７０において、上記した屈曲部よりも先端の部分は平板状をなしており、この平板状部分の一部が、封止樹脂体３０から突出している。封止樹脂体３０からの突出部分、すなわち上記した平板状部分において、主端子７０Ｃ，７０Ｅは、図３及び図４に示すように、Ｚ方向においてほぼ同じ位置に配置されている。また、平板状部分において、主端子７０Ｃ，７０Ｅの板厚方向は、Ｚ方向に略一致している。これにより、主端子７０Ｃの側面と主端子７０Ｅの側面が、Ｚ方向のほぼ全域で対向している。さらに、主端子７０Ｃ，７０Ｅの平板状部分の延設長さがほぼ同じであり、Ｙ方向においてほぼ同じ位置に配置されている。これにより、主端子７０Ｃ，７０Ｅの側面は、平板状部分においてほぼ全面で対向している。
図２，図５～図７に示すように、半導体装置２０は、奇数本の主端子７０、具体的には９本の主端子７０を備えている。うち４本が主端子７０Ｃ、残りの５本が主端子７０Ｅとなっている。主端子７０Ｃ，７０ＥはＸ方向において交互に配置されており、これにより半導体装置２０は、側面対向部を８つ有している。Ｘ方向両端には主端子７０Ｅが配置されており、両端の主端子７０Ｅを除く７本の主端子７０により、主端子群７１が構成されている。主端子群７１は、奇数本（７本）の主端子７０、具体的には４本の主端子７０Ｃと３本の主端子７０Ｅによって構成されている。主端子群７１を構成しない２本の主端子７０Ｅは、それぞれの全体がＸ方向において領域Ａの外に配置されている。主端子群７１を構成する主端子７０のほうが、主端子群７１を構成しない主端子７０よりも多い構成となっている。
主端子群７１を構成する７本の主端子７０のうち、両端に位置する２本の主端子７０Ｃは、Ｘ方向においてそれぞれの一部が領域Ａ１内に配置されている。残りの５本の主端子７０は、Ｘ方向においてそれぞれの全体が領域Ａ１内に配置されている。このように、主端子群７１を構成する一部の主端子７０は、それぞれの全体が領域Ａ１内に配置され、残りの主端子７０は、それぞれの一部が領域Ａ１内に配置されている。特に本例では、主端子群７１を構成する複数（５本）の主端子７０それぞれの全体が領域Ａ１内に配置されている。
上記したように、主端子７０Ｃ，７０Ｅは同じ幅Ｗ１とされており、主端子７０Ｃ，７０Ｅの間隔Ｐ１も、すべての主端子７０で同じとされている。そして、奇数本の主端子７０のうち、Ｘ方向において真ん中（中央）に配置された主端子７０Ｅにおける幅の中心が、半導体チップ４０の中心を通る中心線ＣＬ上に位置している。このように、主端子７０Ｃ，７０Ｅは、Ｘ方向において、半導体チップ４０の中心を通る中心線ＣＬに対して線対称配置とされている。なお、複数の主端子７０Ｃは中心線ＣＬに対して線対称配置とされ、複数の主端子７０Ｅは中心線ＣＬに対して線対称配置とされている。また、主端子群７１を構成する奇数本の主端子７０も、中心線ＣＬに対して線対称配置とされている。中心線ＣＬの延設方向は、Ｚ方向及びＸ方向に直交している。
次に、上記した半導体装置２０の効果について説明する。
上記した半導体装置２０は、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方を複数有しており、主端子７０Ｃ，７０ＥがＸ方向において隣り合って配置されている。そして、隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅの側面同士が対向している。主端子７０Ｃ，７０Ｅで主電流の向きは逆向きとなる。このように、主端子７０Ｃ，７０Ｅは、主電流が流れたときに生じる磁束をお互いに打ち消すように配置されている。したがって、インダクタンスを低減することができる。特に本例では、主端子７０Ｃ，７０Ｅの側面対向部を複数有するため、インダクタンスを効果的に低減することができる。同じ種類の主端子７０を複数にして並列化するため、側面対向部の並列化により、インダクタンスを低減することができる。
また、連続して配置された少なくとも３本の主端子７０によって主端子群７１が構成されている。主端子群７１を構成する主端子７０は、それぞれの少なくとも一部が、Ｘ方向において、半導体チップ４０の両端面４４，４５から延長された延長線ＥＬ１，ＥＬ２間の領域Ａ１内に配置されている。すなわち、複数の側面対向部が領域Ａ１内に配置されている。これにより、主端子群７１を構成する主端子７０と半導体チップ４０の主電極との電流経路を簡素化、具体的には電流経路を短くすることができる。したがって、インダクタンスを低減することができる。
以上により、上記した半導体装置２０によれば、従来よりも主回路配線のインダクタンスを低減することができる。なお、側面同士が対向するように複数の主端子７０がＸ方向に並んで配置され、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方を複数有し、連続して配置された少なくとも３本の主端子７０により主端子群７１が構成され、一部分において同じ種類の主端子７０が連続して配置されるようにしてもよい。これによれば、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方を複数にして並列化するため、インダクタンスを低減することができる。また、主端子群７１を有することで、主端子群７１を構成する主端子７０と半導体チップ４０の主電極との電流経路を簡素化することができる。これにより、インダクタンスを低減することができる。したがって、本例に準ずる効果を奏することができる。しかしながら、本例に示すように、主端子７０Ｃ，７０Ｅを隣り合うように配置したほうが、磁束打消しの効果によってインダクタンスをさらに低減することができる。
主端子群７１において、Ｘ方向において全体が領域Ａ１内に配置される主端子７０のほうが、一部のみが領域Ａ１に配置される主端子７０よりも、電流経路の簡素化の点ではより好ましい。本例では、主端子群７１を構成する主端子７０の一部についてそれぞれの全体が領域Ａ１内に配置され、残りの主端子７０についてそれぞれの一部が領域Ａ１内に配置されている。主端子群７１が、電流経路の簡素化についてより効果的な主端子７０を含むため、インダクタンスを効果的に低減することができる。特に本例では、全体が領域内に配置される主端子７０を複数含んでいる。電流経路の簡素化についてより効果的な主端子７０を複数含むため、インダクタンスをより効果的に低減することができる。
本例では、主端子７０の本数が奇数とされている。奇数の場合、Ｘ方向において対称性をもたせやすく、主端子７０との半導体チップ４０との電流経路の偏りを抑制することができる。また、Ｘ方向における主端子７０の並び順が、一面３１側から見ても、裏面３２側から見ても同じである。したがって、半導体装置２０の配置の自由度を向上することができる。
特に本例では、主端子７０Ｃ，７０Ｅが、Ｘ方向において、半導体チップ４０の中心線ＣＬに対して線対称配置とされている。これにより、半導体チップ４０の主電流は、中心線ＣＬに対して線対称となるように流れる。主電流は、中心線ＣＬの左右でほぼ均等に流れる。したがって、インダクタンスをさらに低減することができる。また局所的な発熱を抑制することができる。
図８～図１０は別例を示している。図８～図１０では、便宜上、封止樹脂体３０及び信号端子８０を省略して図示している。図８～図１０では、便宜上、領域Ａ１の図示を省略し、領域Ａ１を規定する延長線ＥＬ１，ＥＬ２を示している。
図８では、半導体装置２０が３本の主端子７０、具体的には、１本の主端子７０Ｃと２本の主端子７０Ｅを備えている。すなわち、２つの側面対向部を有している。そして、すべての主端子７０によって主端子群７１が構成されている。真ん中に配置された主端子７０Ｃは、Ｘ方向において全体が上記した領域Ａ１に配置され、両端の主端子７０Ｅは、それぞれの一部が領域Ａ１に配置されている。
図９では、半導体装置２０が５本の主端子７０、具体的には、２本の主端子７０Ｃと３本の主端子７０Ｅを備えている。すなわち、４つの側面対向部を有している。そして、すべての主端子７０によって主端子群７１が構成されている。両端の主端子７０Ｅは、それぞれの一部が領域Ａ１に配置され、残り３本の主端子７０はそれぞれの全体が領域Ａ１に配置されている。
図１０では、半導体装置２０が７本の主端子７０、具体的には、３本の主端子７０Ｃと４本の主端子７０Ｅを備えている。すなわち、６つの側面対向部を有している。そして、すべての主端子７０によって主端子群７１が構成されている。両端の主端子７０Ｅは、それぞれの一部が領域Ａ１に配置され、残り５本の主端子７０はそれぞれの全体が領域Ａ１に配置されている。
図１１は、半導体装置２０が備える主端子トータルのインダクタンスについて磁場解析を行った結果を示している。この磁場解析（シミュレーション）では、導電部材５０のＸ方向の長さ（幅）を１７ｍｍ、主端子７０の間隔Ｐ１を１．０ｍｍとした。また、同じ半導体装置２０を構成する主端子７０において、幅Ｗ１を互いに等しいものとした。たとえば主端子７０を３本有する構成の場合、図１１では３端子と示している。図１１では、比較例として主端子を２本のみ有する構成（２端子）を示している。９端子は、図７に示した構成と同じ配置の結果である。同様に、３端子、５端子、７端子は、図８～図１０に示した構成と同じ配置の結果である。
端子数が増えるほど、１本当たりの幅は狭くなり、インダクタンス（自己インダクタンス）は増加する。しかしながら、側面対向部が増加し、主端子群７１を構成する主端子７０の本数も、所定の端子数までは端子数が増えるほど増加するため、インダクタンスを低減できる。３端子、５端子、及び７端子は、図８～図１０に示したように、すべての主端子７０によって主端子群７１が構成されている。すなわち、すべての主端子７０が領域Ａ１内に配置されている。また、９端子は、図７に示したように、７本の主端子７０によって主端子群７１が構成されている。
図１１の結果から、３本以上の主端子７０により構成される主端子群７１を備えることで、体格の増大を抑制しつつ、比較例に較べて主端子トータルのインダクタンスを低減できることが明らかである。３端子以上では、上記したインダクタンス低減の効果が幅減少によるインダクタンス増加を上回り、インダクタンスが低減するためであると考えられる。特に５本以上の主端子７０による主端子群７１を備える構成とすると、比較例に較べてインダクタンスを半減以下にできる、すなわちインダクタンス低減に効果的であることが明らかである。
なお、９端子は、上記したように主端子群７１を構成する７本の主端子７０と、領域Ａ１の外に配置された２本の主端子７０を備えている。このように２本の主端子７０が領域Ａ１外とされてはいるものの、主端子群７１を構成しない主端子７０よりも多い主端子７０、すなわち大部分の主端子７０が領域Ａ１に配置されている。また、側面対向部の数も７端子に較べて側面対向部が２つ多い。よって、７端子よりも低いインダクタンスを示している。
上記した例では、主端子７０Ｅが両端に配置される構成、すなわち主端子７０Ｅのほうが主端子７０Ｃよりも多い構成の例を示したがこれに限定されない。奇数本の主端子７０において、主端子７０Ｃを主端子７０Ｅよりも多い構成としてもよい。
すべての主端子７０において、封止樹脂体３０からの突出部分の長さが等しい例を示したが、これに限定されない。バスバーなどとの接続性を考慮し、隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅで突出部分の長さを異ならせてもよい。図１２に示す別例では、主端子７０Ｃを主端子７０Ｅよりも長くしている。
図１３に示す別例では、本数が少ない主端子７０Ｃの断面積を、本数が多い主端子７０Ｅの断面積よりも大きくし、これにより、主端子７０Ｃトータルと主端子７０Ｅトータルのインピーダンスをほぼ一致させている。したがって、本数が少ない主端子７０Ｃの発熱を抑制することができる。図１３では、幅を広くすることにより主端子７０Ｃの断面積を主端子７０Ｅの断面積よりも大きくしているが、主端子７０Ｃの厚みを主端子７０Ｅよりも厚くしてもよい。また、幅と厚みの両方を調整してもよい。図１３では、本数が少ない主端子７０Ｃの延設方向の長さを、主端子７０Ｅの延設方向の長さよりも長くしている。長いほうが断面積が大きいため、主端子７０の剛性を確保することができる。図１２及び図１３では７端子の例を示しているが、これに限定されるものではない。
封止樹脂体３０からの突出部分において、延設方向の全長で隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅが対向する例を示したが、これに限定されない。突出部分の一部で、側面同士が対向しない構成としてもよい。たとえば主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方において、突出先端部分が屈曲しており、これにより突出先端部分で対向しない構成としてもよい。延設長さが等しくても、バスバーなどとの接続性を高めることができる。しかしながら、インダクタンス低減の効果は減少する。
主端子７０の本数が奇数において、主端子群７１を構成する主端子７０の本数も奇数の例を示したが、これに限定されない。主端子群７１を、偶数本（４本以上）の主端子７０により構成してもよい。
半導体装置２０は、少なくとも１つの半導体チップ４０を備えればよい。たとえば複数の半導体チップ４０を備え、これら半導体チップ４０が主端子７０Ｃ，７０Ｅの間で互いに並列接続される構成において、各半導体チップ４０に対して上記した主端子７０の配置を適用してもよい。
主端子群７１を構成するすべての主端子７０それぞれの全体が、領域Ａ１内に配置されてもよい。図１４に示す別例では、７本の主端子７０のうち、５本の主端子７０によって主端子群７１が構成されている。そして、主端子群７１を構成する５本の主端子７０は、それぞれの全体が領域Ａ１内に配置されている。これによれば、半導体チップ４０の主電極との間の電流経路をより簡素化できる。
主端子７０を偶数本（４本以上）を備えてもよい。図１５に示す別例では、半導体装置２０が、主端子７０Ｃ，７０Ｅを２本ずつ備えている。主端子７０Ｃと主端子７０Ｅは交互に配置されている。４本の主端子７０は、幅Ｗ１及び厚みのそれぞれが互いに等しくされている。すなわち、延設方向に直交する断面積が互いに等しくされている。また、Ｙ方向の延設長さも、４本の主端子７０で互いに等しくされている。また、すべての主端子７０により主端子群７１が構成されている。両端に配置された２本の主端子７０Ｃ，７０Ｅは、Ｘ方向においてそれぞれの一部が領域Ａ１内に配置されている。真ん中の２本の主端子７０Ｃ，７０Ｅは、Ｘ方向においてそれぞれの全体が領域Ａ１内に配置されている。
このような構成としても、主端子７０Ｃ，７０Ｅの側面対向部を複数有するため、インダクタンスを効果的に低減することができる。また、主端子群７１を有するため、主端子群７１を構成する主端子７０と半導体チップ４０の主電極との電流経路を簡素化し、インダクタンスを低減することができる。以上により、従来よりも主回路配線のインダクタンスを低減することができる。図１１には、４端子の結果も示している。図１１の結果から、４端子の場合でも、体格の増大を抑制しつつ、比較例に較べて主端子トータルのインダクタンスを低減できることが明らかである。
図１５では、すべての主端子７０によって主端子群７１が構成されているため、インダクタンスを効果的に低減することができる。なお、主端子７０の本数が偶数の場合にも、連続して配置された３本以上の主端子７０によって主端子群７１が構成されればよい。したがって、４本の主端子７０を備える構成において、３本により主端子群７１が構成され、残りの１本が領域Ａ１の外に配置された構成としてもよい。このように、主端子７０の本数が偶数において、主端子群７１を、奇数本（３本以上）の主端子７０により構成してもよい。
主端子７０の本数が偶数の場合、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとが同じ本数であるため、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとで流れる主電流が均等となり、これにより発熱のばらつきを抑制することができる。図１５に示す例では、主端子７０Ｃ，７０Ｅの延設長さが等しく、且つ、断面積も等しくされており、これにより、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅのインピーダンスがほぼ等しくなっている。したがって、発熱ばらつきを効果的に抑制することができる。
偶数の本数は４本に限定されない。４本以上の偶数であればよい。たとえば６本の主端子７０を備える構成、８本の主端子７０を備える構成としてもよい。奇数本同様、隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅで突出部分の長さを異ならせてもよい。また、主端子７０Ｃ，７０Ｅのうち、突出部分の長さが長いほうの断面積を、短いほうの断面積よりも大きくしてもよい。これにより剛性を確保することができる。また、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとでインピーダンスを揃えることができる。突出部分の一部で、側面同士が対向しない構成としてもよい。
リードフレームの一部として、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方とともに設けられた連結部をさらに備え、連結部によって、主端子７０Ｃ，７０Ｅの少なくとも一方において、同じ主端子同士が連結されてもよい。図１６に示す別例では、半導体装置２０が５本の主端子７０、具体的には２本の主端子７０Ｃと３本の主端子７０Ｅを備えている。また、上記したリードフレーム１００が、主端子７０Ｅ同士を連結する連結部９６を有している。封止樹脂体３０からの突出長さは、主端子７０Ｅのほうが主端子７０Ｃよりも長くされており、連結部９６は主端子７０Ｅの突出先端部分を連結している。連結部９６はＸ方向に延設されており、Ｙ方向において主端子７０Ｃとは離れて設けられている。連結部９６は、Ｚ方向において主端子７０Ｃ，７０Ｅの突出部分と同じ位置に配置されている。
このように、連結部９６によって同電位の主端子７０（主端子７０Ｅ）を連結すると、バスバーなどとの接続点を減らすことができる。すなわち、接続性を向上することができる。特に図１６では、本数の多い主端子７０Ｅを連結している。これによれば、同一のリードフレーム１００に主端子７０Ｃ，７０Ｅ及び連結部９６を備える構成において、接続点をより少なくすることができる。なお、主端子７０Ｅに代えて、主端子７０Ｃを連結部９６にて連結してもよい。主端子７０Ｃ，７０Ｅのうち、本数の少ないほうを連結してもよい。主端子７０の本数及び配置は図１６に示す例に限定されない。主端子７０Ｃ，７０Ｅの一方のみに連結部９６を設ける場合、連結部９６を上記したように主端子７０Ｃ，７０Ｅの突出分と同一平面に設けることもできる。偶数本の主端子７０を備える構成と組み合わせてもよい。
また、主端子７０Ｃ，７０Ｅのそれぞれを連結部にて連結してもよい。図１７及び図１８に示す別例では、導電部材５０Ｃ，５０Ｅが本体部５１Ｃ，５１Ｅを有し、延設部５２Ｃ，５２Ｅを有していない。そして、同一のリードフレームに、導電部材５０Ｃ、主端子７０Ｃ、及び信号端子８０が構成されている。また、主端子７０Ｃを含むリードフレームとは別のリードフレームに、導電部材５０Ｅ及び主端子７０Ｅが構成されている。主端子７０Ｃ，７０Ｅは対応する導電部材５０Ｃ，５０Ｅから延設されている。図１８は、図１７のXVIII-XVIIIに沿う半導体装置２０の断面図である。
図１７及び図１８では、主端子７０Ｃ側のリードフレームに連結部９６Ｃが設けられ、主端子７０Ｅ側のリードフレームに連結部９６Ｅが設けられている。そして、連結部９６Ｃにより、突出先端部にて主端子７０Ｃ同士が連結されている。また、連結部９６Ｅにより、突出先端部にて主端子７０Ｅ同士が連結されている。主端子７０Ｃ，７０Ｅは突出部分に屈曲部を有しており、これにより連結部９６Ｃ，９６ＥがＺ方向において離反している。すなわち、連結部９６Ｃ，９６Ｅは、Ｚ方向において互いに異なる位置に配置されている。したがって、延設長さが同じでも、主端子７０Ｃ，７０Ｅのそれぞれを連結部９６Ｃ，９６Ｅにて連結することができる。そして、接続点数をさらに少なくすることができる。
図１９及び図２０に示す別例では、半導体装置２０が、互いに並列接続される複数の半導体チップ４０を備えている。具体的には、半導体チップ４０として、半導体チップ４０ａと、半導体チップ４０ｂを備えている。なお、図１９は、図２０に示すXIX-XIX線に対応する半導体装置２０の断面図である。半導体チップ４０ａ，４０ｂのコレクタ電極４１は、同じ導電部材５０Ｃの実装面５３Ｃに接続されている。また、半導体チップ４０ａ，４０ｂのエミッタ電極４２は、個別に配置されたターミナル６０を介して、同じ導電部材５０Ｅの実装面５３Ｅに接続されている。本実施形態では、２つの半導体チップ４０ａ，４０ｂが、互いにほぼ同じ平面形状、具体的には平面略矩形状をなすとともに、互いにほぼ同じ大きさとほぼ同じ厚みを有している。半導体チップ４０ａ，４０ｂは、Ｚ方向においてほぼ同じ高さに位置するとともに、Ｘ方向において横並びで配置されている。
図２０に示すように、Ｘ方向において配置が連続する２本以上の主端子７０によって主端子群７２が構成されている。半導体装置２０は、主端子群７２として、半導体チップ４０ａに対応する主端子群７２ａと、半導体チップ４０ｂに対応する主端子群７２ｂを有している。主端子群７２ａを構成する主端子７０それぞれの少なくとも一部が、Ｘ方向において、半導体チップ４０ａの両端面４４ａ，４５ａから延長された延長線ＥＬ１ａ，ＥＬ２ａ間の領域Ａ１ａ内に配置されている。また、主端子群７２ｂを構成する主端子７０それぞれの少なくとも一部が、Ｘ方向において、半導体チップ４０ｂの両端面４４ｂ，４５ｂから延長された延長線ＥＬ１ｂ，ＥＬ２ｂ間の領域Ａ１ｂ内に配置されている。
半導体装置２０は、５本の主端子７０を備えている。具体的には、２本の主端子７０Ｃと３本の主端子７０Ｅを備えている。主端子７０の幅Ｗ１及び厚みは互いに等しく、間隔Ｐ１もすべて等しくされている。そして、真ん中の主端子７０Ｅが領域Ａ１ａ，Ａ１ｂの外に配置されている。Ｘ方向において真ん中の主端子７０Ｅよりも半導体チップ４０ａ側に配置された２本の主端子７０Ｃ，７０Ｅにより主端子群７２ａが構成され、真ん中の主端子７０Ｅよりも半導体チップ４０ｂ側に配置された２本の主端子７０Ｃ，７０Ｅにより主端子群７２ｂが構成されている。
さらに、主端子群７２ａを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅはそれぞれの全体が領域Ａ１ａに配置されている。同じく、主端子群７２ｂを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅはそれぞれの全体が領域Ａ１ｂに配置されている。そして、２つの半導体チップ４０の素子的中心を通る中心線ＣＬｍに対して、５本の主端子７０が線対称配置とされている。素子的中心とは、半導体チップ４０ａ，４０ｂの並び方向において中心間の中央位置であり、中心線ＣＬｍは、並び方向に直交し、素子的中心を通る仮想線である。
このように、複数の半導体チップ４０が並列接続された半導体装置２０において、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとが交互に配置されている。そして、隣り合う主端子７０Ｃ，７０Ｅの側面同士が対向している。このように、主端子７０Ｃと主端子７０Ｅとの側面対向部を複数、具体的には４つ有するため、インダクタンスを効果的に低減することができる。また、主端子群７２ａを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅそれぞれの少なくとも一部が、領域Ａ１ａ内に配置されている。したがって、主端子群７２ａを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅと半導体チップ４０ａの主電極との電流経路を簡素化し、これによりインダクタンスを低減することができる。同じく、主端子群７２ｂを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅそれぞれの少なくとも一部が領域Ａ１ｂ内に配置されている。したがって、主端子群７２ｂを構成する主端子７０Ｃ，７０Ｅと半導体チップ４０ｂの主電極との電流経路を簡素化し、これによりインダクタンスを低減することができる。以上により、従来よりも主回路配線のインダクタンスを低減することができる。
また、奇数本の主端子７０が、２つの半導体チップ４０の中心線ＣＬｍに対して線対称配置とされている。換言すれば、側面対向部が線対称配置とされている。したがって、半導体チップ４０ａ，４０ｂの主電流は、中心線ＣＬｍに対して線対称となるように流れる。すなわち、半導体チップ４０ａ側のインダクタンスと、半導体チップ４０ｂ側のインダクタンスがほぼ等しくなっている。このように、インダクタンスを揃えることで、電流アンバランスを抑制することができる。
２つの半導体チップ４０が並列接続される例を示したが、これに限定されない。３つ以上の半導体チップ４０が並列接続される構成にも適用できる。主端子７０の本数も特に限定されない。主端子群７２のそれぞれが、主端子７０Ｃ，７０Ｅを含む２本以上の主端子７０により構成されればよい。たとえば、７本の主端子７０を備え、３本ずつの主端子７０によって主端子群７２ａ，７２ｂが構成されてもよい。図１６～図１８に示した連結部９６（８６Ｃ，８６Ｅ）を組み合わせてもよい。
スイッチング素子とダイオードが同じ半導体チップ４０に一体的に形成される例を示したが、これに限定されない。スイッチング素子とダイオードを別チップとしてもよい。両面放熱構造の半導体装置２０として、ターミナル６０を備える例を示したが、これに限定されない。ターミナル６０を備えない構成としてもよい。たとえば、ターミナル６０の代わりに、導電部材５０Ｅに、エミッタ電極４２に向けて突出する凸部を設けてもよい。放熱面５４Ｃ，５４Ｅが、封止樹脂体３０から露出される例を示したが、封止樹脂体３０から露出されない構成としてもよい。たとえば図示しない絶縁部材によって放熱面５４Ｃ，５４Ｅを覆ってもよい。絶縁部材を放熱面５４Ｃ，５４Ｅに貼り合わせた状態で、封止樹脂体３０を成形してもよい。
＜パワーモジュール＞
本実施形態の電力変換装置５に適用可能なパワーモジュール１１０の一例について説明する。パワーモジュール１１０は、上記した１組の並列回路１１を構成する。
図２１～図２７に示すように、パワーモジュール１１０は、半導体装置２０と、冷却器１２０と、コンデンサＣ１と、Ｐバスバー１３０と、Ｎバスバー１４０と、出力バスバー１５０と、駆動基板１６０と、外部接続端子１７０と、保護部材１８０を備えている。図２１、図２３～図２６は平面図ではあるが、保護部材１８０の内部要素を分かりやすくするために、内部要素を実線で示している。図２７は、半導体装置２０、コンデンサＣ１、及び各バスバー１３０，１４０，１５０の接続を説明するための模式的な図である。
半導体装置２０は、上記した１ｉｎ１パッケージ構造をなしている。パワーモジュール１１０は、２つの半導体装置２０を備えている。半導体装置２０の１つが上アーム１０Ｕを構成し、別の１つが下アーム１０Ｌを構成する。すなわち、半導体装置２０として、上アーム１０Ｕを構成する半導体装置２０Ｕと、下アーム１０Ｌを構成する半導体装置２０Ｌを備えている。半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの基本構成は、互いにほぼ同じとなっている。半導体装置２０Ｕ，２０Ｌは、７本の主端子７０、具体的には、３本の主端子７０Ｃ及び４本の主端子７０Ｅをそれぞれ有している。主端子７０Ｃ，７０Ｅは、Ｘ方向に交互に配置されている。以下では、半導体装置２０Ｕが備え、上アーム１０Ｕを構成する半導体チップ４０を半導体チップ４０Ｕと示し、半導体装置２０Ｌが備え、下アーム１０Ｌを構成する半導体チップ４０を半導体チップ４０Ｌと示す。
半導体装置２０Ｌは、図１２に示した構造と同じ構成となっている。主端子７０Ｃのほうが主端子７０Ｅよりも、封止樹脂体３０からの突出長さが長い構成となっている。半導体装置２０Ｕは、半導体装置２０Ｌとは逆の構成となっている。主端子７０Ｅのほうが主端子７０Ｃよりも、封止樹脂体３０からの突出長さが長い構成となっている。このように、半導体装置２０Ｕでは主端子７０Ｅが長くされ、半導体装置２０Ｌでは主端子７０Ｃが長くされている。半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃと半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅが同じ長さとされ、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｅと半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｃが同じ長さとされている。
半導体装置２０Ｕ，２０Ｌは、所定の隙間を有しつつＸ方向に並んで配置されている。すなわち、半導体チップ４０の板厚方向、すなわちＺ方向に対して直交する方向に並んで配置されている。半導体装置２０Ｕ，２０Ｌは、Ｚ方向において、封止樹脂体３０の一面３１同士が同じ側となり、裏面３２同士が同じ側となるように配置されている。半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの一面３１同士はＺ方向において略面一の位置関係とされ、裏面同士はＺ方向において略面一と位置関係とされている。
半導体装置２０Ｕ，２０Ｌのそれぞれにおいて、信号端子８０における封止樹脂体３０からの突出部分は、略Ｌ字状をなしている。信号端子８０の突出部分は、略９０度の屈曲部を１つ有している。信号端子８０の突出部分のうち、封止樹脂体３０の根元から屈曲部までがＹ方向に延設され、屈曲部から突出先端までがＺ方向であって、コンデンサＣ１とは反対側に延びている。
冷却器１２０は、主として、半導体装置２０を冷却する。冷却器１２０は、熱伝導性に優れた金属材料、たとえばアルミニウム系の材料を用いて形成されている。冷却器１２０は、供給管１２１と、排出管１２２と、熱交換部１２３を有している。冷却器１２０は、パワーモジュール１１０に設けられているため、モジュール内冷却器とも称される。
熱交換部１２３は、一対のプレート１２４，１２５によって構成されている。プレート１２４，１２５は、平面略矩形状の金属薄板を用いて形成されている。プレート１２４，１２５の少なくとも一方は、プレス加工することで、Ｚ方向に膨らんだ形状、たとえば底の浅い鍋底形状をなしている。本例では、プレート１２４が鍋底形状をなしている。また、プレート１２４，１２５の外周縁部同士が、かしめなどによって固定されるとともに、ろう付けなどによって全周で互いに接合され、これにより、プレート１２４，１２５の間に流路１２６が形成されている。
熱交換部１２３は、全体として扁平形状の管状体となっている。冷却器１２０は、２つの熱交換部１２３を有しており、熱交換部１２３は、Ｚ方向に２段配置されている。２つの半導体装置２０Ｕ，２０Ｌは、Ｘ方向に並んで配置された状態で、２つの熱交換部１２３により挟持されている。２つの熱交換部１２３は、プレート１２４同士が対向するように配置されている。熱交換部１２３の１つは半導体装置２０の一面３１側に配置され、熱交換部１２３の別の１つは裏面３２側に配置される。上記したように放熱面５４Ｃ，５４Ｅが封止樹脂体３０から露出する構成では、半導体装置２０と熱交換部１２３のプレート１２４との間に、グリース、セラミック板、樹脂材などの電気絶縁部材が配置される。
供給管１２１は、その内部に流路が形成された筒状体であり、Ｚ方向に延設されている。供給管１２１は、平面略矩形状の熱交換部１２３に対し、Ｘ方向における一方の端部であって、Ｙ方向における主端子７０側の端部に配置されている。そして、熱交換部１２３のそれぞれに接続され、供給管１２１の流路が熱交換部１２３の流路１２６に連通している。Ｚ方向において、供給管１２１の一端は開口しており、他端が２段目の熱交換部１２３に接続されている。１段目の熱交換部１２３の流路１２６は、供給管１２１の延設途中で、供給管１２１の流路に連なっている。なお、１段目が供給管１２１及び排出管１２２の開口端に近い側、２段目が遠い側である。供給管１２１の開口端から一部分は、保護部材１８０の外へ突出している。
排出管１２２は、その内部に流路が形成された筒状体であり、Ｚ方向に延設されている。排出管１２２は、平面略矩形状の熱交換部１２３に対し、Ｘ方向において供給管１２１とは反対の端部であって、Ｙ方向において信号端子８０側の端部に配置されている。そして、熱交換部１２３のそれぞれに接続され、排出管１２２の流路が熱交換部１２３の流路１２６に連通している。排出管１２２は、供給管１２１とＺ方向の同じ側で開口している。開口端とは反対の端部が２段目の熱交換部１２３に接続されている。１段目の熱交換部１２３の流路１２６は、排出管１２２の延設途中で、排出管１２２の流路に連なっている。排出管１２２の開口端から一部分は、保護部材１８０の外へ突出している。
図２６に二点鎖線の矢印で示すように、供給管１２１から流入した冷媒は、熱交換部１２３内の流路１２６を拡がり、排出管１２２から排出される。上記したように、供給管１２１と排出管１２２は、平面略矩形状の対角位置に設けられている。このように、対角位置に設けることで、Ｘ方向及びＹ方向において、供給管１２１と排出管１２２の間に配置された半導体チップ４０Ｕ，４０Ｌを効果的に冷却することができる。なお、図示しないが、熱交換部１２３の流路１２６内に、インナーフィンを配置してもよい。インナーフィンは、波型に屈曲形成された金属板である。インナーフィンの配置により、プレート１２４，１２５と、流路１２６を流れる冷媒との間における熱伝達を促進することができる。
流路１２６に流す冷媒としては、水やアンモニアなどの相変化する冷媒や、エチレングリコール系などの相変化しない冷媒を用いることができる。冷却器１２０は、主として半導体装置２０を冷却するものである。しかしながら、冷却機能に加えて、環境温度が低い場合に温める機能を持たせてもよい。この場合、冷却器１２０は温度調節器と称される。また、冷媒は熱媒体と称される。
コンデンサＣ１は、パワーモジュール１１０が備える１組の半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの近傍に配置され、上記したように、少なくともスイッチング時に必要な電荷を供給する機能を有せばよい。このため、コンデンサＣ１の静電容量は、たとえば１０～２０μＦとされている。コンデンサＣ１は、略直方体状をなしている。コンデンサＣ１は扁平形状をなしており、厚み、すなわちＺ方向の長さが、Ｘ方向の長さ及びＹ方向の長さに対して十分に短くされている。このように、コンデンサＣ１は小型なものとされている。コンデンサＣ１としては、たとえばフィルムコンデンサを用いることができる。
本例では、Ｙ方向よりもＸ方向に長い平面長方形をなしている。Ｚ方向の投影視において、コンデンサＣ１の大部分は、冷却器１２０の熱交換部１２３と重なる位置に配置されている。同投影視において、半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの大部分、具体的には主端子７０の突出部分及び信号端子８０の突出部分を除く部分と重なっている。したがって、コンデンサＣ１は、Ｚ方向において半導体装置２０Ｕ，２０Ｌと並んで配置されている。平面長方形のコンデンサＣ１は、Ｘ方向の両端部分が、冷却器１２０と重ならない位置、すなわち冷却器１２０の外側に配置されている。
コンデンサＣ１は、半導体装置２０との間に熱交換部１２３を挟むように配置されている。コンデンサＣ１は、熱交換部１２３に対して、半導体装置２０とは反対側に配置されている。本例では、コンデンサＣ１が、１段目の熱交換部１２３に対して半導体装置２０とは反対側に配置されている。すなわち、供給管１２１及び排出管１２２の開口端側に配置されている。コンデンサＣ１は、Ｚ方向において、供給管１２１及び排出管１２２の開口端よりも半導体装置２０に近い位置に配置されている。コンデンサＣ１は、Ｚ方向において熱交換部１２３側の面に外部接続用の図示しない正極端子を有し、正極端子とは反対の面に図示しない負極端子を有している。
Ｐバスバー１３０、Ｎバスバー１４０、及び出力バスバー１５０は、導電性に優れる金属、たとえば銅を含む金属板材である。本例では、各バスバーにおいて厚みがほぼ均一とされている。Ｐバスバー１３０、Ｎバスバー１４０、及び出力バスバー１５０は、互いにほぼ同じ厚みとされている。金属板材としては、部分的に厚みの異なる異形条を用いることもできる。Ｐバスバー１３０、Ｎバスバー１４０、及び出力バスバー１５０は、冷却器１２０と電気的に分離されている。
Ｐバスバー１３０は、接続部１３１と、共通配線部１３２と、並列配線部１３３を有している。接続部１３１は、コンデンサＣ１の正極端子に接続される部分である。本例では、Ｚ方向の投影視において、コンデンサＣ１と重なる部分全体が接続部１３１とされている。なお、図示しないが、Ｘ方向又はＹ方向の投影視においてコンデンサＣ１と重なる部分、すなわちコンデンサＣ１の側面に接続部１３１を設けてもよい。
共通配線部１３２は、接続部１３１におけるＹ方向の一端から延設されている。共通配線部１３２は、Ｐバスバー１３０のうち、上記した共通配線１１Ｐとして機能する部分である。これにより、パワーモジュール１１０内に構成される１組の上下アーム回路１０とコンデンサＣ１とが、それぞれ単独で上記したＶＨライン１２Ｈに接続されるのではなく、共通で接続されることとなる。共通配線部１３２は、接続部１３１よりもＸ方向の長さ、すなわち幅が狭くされている。共通配線部１３２は、Ｘ方向において、接続部１３１の中央部分に連なっている。共通配線部１３２は、接続部１３１に対して略面一で、Ｙ方向に延設されている。共通配線部１３２の一部分は、保護部材１８０の外へ突出している。
並列配線部１３３は、少なくとも、コンデンサＣ１の正極端子と上下アーム回路１０の上アーム１０Ｕとを電気的に接続する配線、すなわち上下アーム回路１０とコンデンサＣ１とを並列接続する配線として機能する。さらに本例では、上アーム１０Ｕを共通配線１１Ｐ、すなわち共通配線部１３２に電気的に接続する配線としても機能する。並列配線部１３３は、接続部１３１に対し、共通配線部１３２とは反対の端部から延設されている。
並列配線部１３３は、接続部１３１よりも幅が狭くされている。並列配線部１３３は、一定の幅で延設されている。並列配線部１３３は、Ｘ方向においてコンデンサＣ１を二等分する中心線ＣＬ１（図２３参照）を跨がないように、中心線ＣＬ１に対して一方に偏って配置されている。並列配線部１３３は、半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの並び方向において、半導体装置２０Ｕ（半導体チップ４０Ｕ）の側で接続部１３１に連なっている。
並列配線部１３３は、略Ｌ字状をなしている。並列配線部１３３は、接続部１３１との境界部からＹ方向に沿って延びる平行部１３４と、平行部１３４に対して折り曲げられ、Ｚ方向に沿って延びる折曲部１３５を有している。このため、平行部１３４は、Ｙ方向延設部とも称される。折曲部１３５は、Ｚ方向延設部とも称される。平行部１３４は、Ｙ方向であって、共通配線部１３２とは反対側に延設されている。平行部１３４は、接続部１３１に対して略面一で、Ｙ方向に延設されている。
平行部１３４は、Ｚ方向の投影視において、半導体装置２０Ｕの７本の主端子７０Ｃ，７０Ｅのそれぞれの少なくとも一部と重なっている。平行部１３４は、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃの突出先端とほぼ同じ位置まで延設されており、３本の主端子７０Ｃの突出部分全体が投影視において重なっている。４本の主端子７０Ｅは、コンデンサＣ１に対して、平行部１３４よりも離れた位置まで延設されている。
折曲部１３５は、Ｚ方向において、コンデンサＣ１とは反対側に延びている。折曲部１３５の板厚方向は、Ｙ方向に略平行とされている。本例では、折曲部１３５全体が、Ｙ方向において出力バスバー１５０と対向する対向部１３５ａとされている。対向部１３５ａと出力バスバー１５０は、板厚方向の面、すなわち板面同士が対向している。対向部１３５ａの先端、すなわち並列配線部１３３の延設の先端には、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃが接続されるように凸部１３６が形成されている。凸部１３６は主端子７０Ｃごとに設けられている。主端子７０Ｃは、対応する凸部１３６の先端面に配置された状態で、レーザ溶接などによって接合されている。このように凸部１３６を設けると、凸部１３６設けられていない凹の部分を主端子７０Ｅが通過するため、Ｐバスバー１３０と主端子７０Ｅとの接触を防ぐことができる。
Ｎバスバー１４０は、接続部１４１と、共通配線部１４２と、並列配線部１４３を有している。接続部１４１は、コンデンサＣ１の負極端子に接続される部分である。本例では、Ｚ方向の投影視において、コンデンサＣ１と重なる部分全体が接続部１４１とされている。なお、接続部１３１同様、Ｘ方向又はＹ方向の投影視においてコンデンサＣ１と重なる部分、すなわちコンデンサＣ１の側面に接続部１４１を設けてもよい。コンデンサＣ１及びコンデンサＣ１の両面に配置された接続部１３１，１４１は、冷却器１２０と電気的に分離されている。接続部１３１，１４１を含むコンデンサＣ１と冷却器１２０との間には、電気絶縁部材が介在している。
共通配線部１４２は、接続部１４１におけるＹ方向の一端から延設されている。共通配線部１４２は、Ｎバスバー１４０のうち、上記した共通配線１１Ｎとして機能する部分である。これにより、パワーモジュール１１０内に構成される１組の上下アーム回路１０とコンデンサＣ１とが、それぞれ単独で上記したＮライン１３に接続されるのではなく、共通で接続されることとなる。共通配線部１４２は、接続部１４１よりも幅が狭くされており、共通配線部１３２とほぼ同じ幅とされている。共通配線部１４２は、Ｘ方向において、接続部１４１の中央部分に連なっている。共通配線部１４２は、接続部１４１に対して略面一で、Ｙ方向に延設されている。共通配線部１３２の一部分は、保護部材１８０の外へ突出している。
Ｚ方向の投影視で共通配線部１３２，１４２はほぼ一致する。共通配線部１３２，１４２は、Ｚ方向に、コンデンサＣ１の厚みと略等しい間隔を有して対向配置されている。これにより、主回路配線のインダクタンスを低減することができる。
並列配線部１４３は、少なくとも、コンデンサＣ１の負極端子と上下アーム回路１０の下アーム１０Ｌとを電気的に接続する配線、すなわち上下アーム回路１０とコンデンサＣ１とを並列接続する配線として機能する。さらに本例では、下アーム１０Ｌを共通配線１１Ｎ、すなわち共通配線部１４２に電気的に接続する配線としても機能する。並列配線部１４３は、接続部１４１に対し、共通配線部１４２とは反対の端部から延設されている。
並列配線部１４３は、接続部１４１よりも幅が狭くされている。並列配線部１４３は、一定の幅で延設されている。並列配線部１４３は、コンデンサＣ１の中心線ＣＬ１を跨がないように、中心線ＣＬ１に対して並列配線部１３３とは反対側に配置されている。並列配線部１４３は、半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの並び方向において、半導体装置２０Ｌ（半導体チップ４０Ｌ）の側で接続部１４１に連なっている。
並列配線部１４３は、略Ｌ字状をなしている。並列配線部１４３は、接続部１４１との境界部からＹ方向に沿って延びる平行部１４４と、平行部１４４に対して折り曲げられ、Ｚ方向に沿って延びる折曲部１４５を有している。平行部１４４は、Ｙ方向であって、共通配線部１４２とは反対側に延設されている。平行部１４４は、接続部１４１に対して略面一で、Ｙ方向に延設されている。平行部１３４，１４４は、電気的な絶縁が確保できる間隔を有して、Ｘ方向に横並びで配置されている。平行部１３４，１４４は、側面同士が対向している。これにより、主回路配線のインダクタンスを低減することができる。
平行部１４４は、Ｚ方向の投影視において、半導体装置２０Ｌの７本の主端子７０Ｃ，７０Ｅのそれぞれの少なくとも一部と重なっている。平行部１４４は、半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅの突出先端とほぼ同じ位置まで延設されており、４本の主端子７０Ｅの突出部分全体が投影視において重なっている。３本の主端子７０Ｃは、コンデンサＣ１に対して、平行部１４４よりも離れた位置まで延設されている。半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃと半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅの突出先端は、Ｙ方向でほぼ同じ位置とされており、これにより平行部１３４，１４４の延設の先端も互いにほぼ同じ位置とされている。
折曲部１４５は、Ｚ方向において、コンデンサＣ１とは反対側に延びている。折曲部１４５の板厚方向は、Ｙ方向に略平行とされている。折曲部１４５の延設の先端は、Ｐバスバー１３０の折曲部１３５の延設の先端とほぼ同じ位置とされている。折曲部１３５，１４５も、電気的な絶縁が確保できる間隔を有して、Ｘ方向に横並びで配置されている。折曲部１３５，１４５は、側面同士が対向している。これにより、主回路配線のインダクタンスを低減することができる。
本例では、Ｎバスバー１４０のほうが、Ｐバスバー１３０よりも半導体装置２０からＺ方向に離れた位置とされている。そして、折曲部１４５の一部が、Ｙ方向において出力バスバー１５０と対向する対向部１４５ａとされている。対向部１４５ａと出力バスバー１５０は、板面同士が対向している。対向部１４５ａの先端、すなわち並列配線部１４３の延設の先端には、半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅが接続されるように凸部１４６が形成されている。凸部１４６は主端子７０Ｅごとに設けられている。主端子７０Ｅは、対応する凸部１４６の先端面に配置された状態で、レーザ溶接などによって接合されている。このように凸部１４６を設けると、凸部１４６設けられていない凹の部分を主端子７０Ｃが通過するため、Ｎバスバー１４０と主端子７０Ｃとの接触を防ぐことができる。
並列配線部１３３と半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃによって、コンデンサＣ１の正極と上アーム１０Ｕのコレクタ電極が接続され、並列配線部１４３と半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅによって、コンデンサＣ１の負極と下アーム１０Ｌのエミッタ電極が接続されている。このように、並列配線部１３３及び半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃと、並列配線部１４３及び半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅによって、上下アーム回路１０とコンデンサＣ１が並列接続され、並列回路１１が構成されている。そして、共通配線部１３２，１４２によって、並列回路が電力ラインであるＶＨライン１２Ｈ、Ｎライン１３に接続されるように構成されている。
出力バスバー１５０は、上アーム１０Ｕと下アーム１０Ｌとの接続点を、モータジェネレータの三相巻線に接続するためのバスバーである。出力バスバー１５０は、Ｏバスバーとも称される。出力バスバー１５０は、Ｙ方向において、信号端子８０側ではなく、主端子７０側に配置されている。出力バスバー１５０は、板厚方向をＹ方向として、屈曲部を有することなくＸ方向に延設されている。出力バスバー１５０は、上記した出力配線１５の少なくとも一部を構成する。なお、出力バスバー１５０の周辺に、図示しない電流センサを配置することもできる。
出力バスバー１５０は、Ｚ方向の長さ、すなわち幅の広い幅広部１５１と、幅広部１５１よりも幅の狭い幅狭部１５２を有している。幅狭部１５２は、幅広部１５１の一端に連なり、幅広部１５１に対して略面一で、Ｘ方向に延設されている。幅広部１５１は、その全体が保護部材１８０の内部に配置されており、幅狭部１５２は一部が保護部材１８０の内部に配置され、残りの部分が保護部材１８０の外に突出している。
幅広部１５１は、Ｘ方向において、並列配線部１４３の中心線ＣＬ１に対して遠い端部と、並列配線部１３３の中心線ＣＬ１に対して遠い端部との範囲とほぼ一致するように設けられている。Ｘ方向において、幅広部１５１の先には、供給管１２１が配置されている。幅広部１５１は、Ｙ方向において、折曲部１３５，１４５との間に所定の間隔を有して設けられている。所定の間隔とは、たとえば半導体装置２０Ｕにおいて、主端子７０Ｃ，７０Ｅの突出先端間の長さから、出力バスバー１５０の板厚を引いた長さにほぼ一致する。幅広部１５１は、Ｚ方向において、コンデンサＣ１とオーバーラップする位置から、２段目の熱交換部１２３を構成するプレート１２５までの範囲に設けられている。
幅広部１５１には、複数の貫通孔１５３が形成されている。この貫通孔１５３には、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｅと、半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｃが挿入される。挿入状態で、主端子７０は、レーザ溶接などにより、幅広部１５１（出力バスバー１５０）に接続されている。また、貫通孔１５３を避けるように、Ｐバスバー１３０との対向部１５４ｐと、Ｎバスバー１４０との対向部１５４ｎが構成されている。出力バスバー１５０の対向部１５４ｐとＰバスバー１３０の対向部１３５ａがＹ方向に所定の間隔を有して対向し、出力バスバー１５０の対向部１５４ｎとＮバスバー１４０の対向部１４５ａがＹ方向に所定の間隔を有して対向している。
供給管１２１が存在するため、並列配線部１４３は並列配線部１３３よりも幅が狭くされている。これにより、対向部１４５ａは対向部１３５ａより幅が狭くされている。しかしながら、コンデンサＣ１において、負極端子を熱交換部１２３とは反対側に配置することで、対向部１４５ａにおける延設長さを稼いでおり、対向部１４５ａは対向部１３５ａよりもＺ方向（延設方向）の長さが長くされている。これにより、対向部１３５ａ及び対向部１５４ｐの対向面積と、対向部１４５ａ及び対向部１５４ｎの対向面積がほぼ等しくなっている。Ｘ方向において体格の増大を抑制しつつ、インダクタンスを低減することができる。
駆動基板１６０は、プリント基板に図示しない電子部品が実装されてなる。駆動基板１６０には、制御回路部９から駆動指令が入力される上記した駆動回路部（ドライバ）が形成されている。駆動基板１６０が、回路基板に相当する。駆動基板１６０は、平面略矩形状をなしている。本例では、駆動基板１６０の大きさが、Ｘ方向において冷却器１２０の熱交換部１２３とほぼ一致し、Ｙ方向において熱交換部１２３よりも長くされている。Ｚ方向からの投影視において、駆動基板１６０は、半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの大部分と重なるように設けられている。具体的には、主端子７０の一部分を除いて重なるように設けられている。Ｙ方向において、主端子７０の一部、折曲部１３５，１４５、出力バスバー１５０は、駆動基板１６０と重ならないように配置されている。また、主端子７０とは反対側において、共通配線部１３２，１４２が駆動基板１６０よりも外側に突出している。
駆動基板１６０には、半導体装置２０の信号端子８０が接続されている。本例では、駆動基板１６０に図示しない複数の貫通孔が形成され、貫通孔のそれぞれに信号端子８０が挿入実装されている。これにより、駆動基板１６０に形成された駆動回路部から、信号端子８０を通じて駆動信号が出力される。信号端子８０は、Ｘ方向に並んで配置されている。複数の信号端子８０は、駆動基板１６０におけるＹ方向の一方の端部付近で、Ｘ方向に一列に並んで挿入実装されている。
外部接続端子１７０は、制御回路部９が形成された図示しない制御基板と駆動基板１６０とを電気的に接続するための端子である。駆動基板１６０には、複数の外部接続端子１７０が接続されている。本例では、駆動基板１６０に図示しない複数の貫通孔が形成され、貫通孔のそれぞれに外部接続端子１７０が挿入実装されている。外部接続端子１７０の一部は、制御回路部９の駆動指令を、駆動基板１６０の駆動回路部に伝達する。
外部接続端子１７０は、略Ｌ字状をなしている。外部接続端子１７０は、略９０度の屈曲部を１つ有している。外部接続端子１７０のうち、駆動基板１６０との接続部から屈曲部までがＺ方向に延設され、屈曲部から先端までがＹ方向の共通配線部１３２，１４２側に延設されている。そして、先端から所定範囲の部分が、保護部材１８０の外へ突出している。
保護部材１８０は、パワーモジュール１１０を構成する他の要素を保護している。保護部材１８０は、パワーモジュール１１０の外郭をなしている。保護部材１８０としては、他の要素を一体的に封止する封止樹脂体、予め成形されたケースなどを用いることができる。ケースの場合、保護性を高めるために、ポッティング材などを併用してもよい。本例では、保護部材１８０として封止樹脂体を採用している。封止樹脂体は、エポキシ樹脂などの樹脂材料を用いて成形されたものであり、モールド樹脂、樹脂成形体とも称される。封止樹脂体は、たとえばトランスファモールド法により成形される。
保護部材１８０は、Ｚ方向において、一面１８１と、一面１８１と反対の裏面１８２を有している。一面１８１及び裏面１８２は、Ｚ方向に直交する平面となっている。本例の保護部材１８０は、略四角錐台形状をなしている。このため、保護部材１８０は、４つの側面１８３～１８６を有している。一面１８１を基準面とすると、いずれの側面１８３～１８６も一面１８１となす角度が鋭角の傾斜面となっている。
パワーモジュール１１０を構成する要素は、一面１８１側から裏面１８２に向けて、Ｎバスバー１４０の接続部１４１、コンデンサＣ１、Ｐバスバー１３０の接続部１３１、１段目の熱交換部１２３、半導体装置２０、２段目の熱交換部１２３、駆動基板１６０の順で配置されている。供給管１２１及び排出管１２２は、一面１８１から保護部材１８０の外へ突出している。裏面１８２からは、何も突出していない。なお、図示しないが、一面１８１側から裏面１８２に向けて、駆動基板１６０、１段目の熱交換部１２３、半導体装置２０、２段目の熱交換部１２３、Ｎバスバー１４０の接続部１４１、コンデンサＣ１、Ｐバスバー１３０の接続部１３１の順で配置されてもよい。
Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１４０の共通配線部１３２，１４２は、Ｙ方向において信号端子８０側の側面１８３から保護部材１８０の外へ突出している。側面１８３からは、外部接続端子１７０も突出している。図２１に示すように、Ｘ方向において、半導体装置２０Ｕ側の外部接続端子１７０と、半導体装置２０Ｌ側の外部接続端子１７０の間に、共通配線部１３２，１４２が配置されている。また、図２２に示すように、外部接続端子１７０は裏面１８２に近い位置で突出し、共通配線部１３２，１４２は一面１８１に近い位置で突出している。側面１８３とは反対の側面１８４、すなわち主端子７０側の側面１８４からは、何も突出していない。出力バスバー１５０の幅狭部１５２は、Ｘ方向において半導体装置２０Ｕ側の側面１８５から保護部材１８０の外へ突出している。側面１８５とは反対の側面１８６、すなわち半導体装置２０Ｌ側の側面からは、何も突出していない。
このように、保護部材１８０の一面１８１からは、供給管１２１及び排出管１２２のみが突出している。このため、一面１８１側に、パワーモジュール１１０とは別の冷却器を配置し、これによりパワーモジュール１１０を冷却する場合、別の冷却器と供給管１２１及び排出管１２２と接続しやすい。共通配線部１３２，１４２と出力バスバー１５０とが異なる側面から突出しているため、電力ラインや三相巻線との接続を簡素化することができる。
ここで、上下アーム回路１０のスイッチングに伴い生じるサージは、単位時間当たりの電流変化量（電流変化率）が大きいほど、また、配線インダクタンスが大きいほど大きくなる。上記パワーモジュール１１０では、配線インダクタンスを小さくすることで、上記サージの低減を図っている。以下、上記したパワーモジュール１１０の構造のうち、配線インダクタンスを小さくしてサージ低減を可能にする構造について説明する。
図２８は、図１の等価回路図からインバータ７、平滑コンデンサＣ２及びモータジェネレータ３を抽出して示した回路図であり、回路に寄生している配線インダクタンスを図示している。図２８中の一点鎖線に示すように、各相のパワーモジュール１１０は、Ｐライン１２及びＮライン１３の間で並列に接続されていることは先述した通りである。
そして、Ｐライン１２のうち、各相のパワーモジュール１１０が接続されている間の部分で生じる配線インダクタンスを、相間上インダクタンスＬ２Ｐと呼ぶ。具体的には、Ｐライン１２のうち、Ｕ相の共通配線部１３２との接続箇所とＶ相の共通配線部１３２との接続箇所との相間部分で生じる配線インダクタンスが相間上インダクタンスＬ２Ｐである。また、Ｐライン１２のうち、Ｖ相の共通配線部１３２との接続箇所とＷ相の共通配線部１３２との接続箇所との相間部分で生じる配線インダクタンスが相間上インダクタンスＬ２Ｐである。また、相間上インダクタンスＬ２Ｐに比例して生じるインピーダンスを相間上インピーダンスと呼ぶ。
また、Ｎライン１３のうち、各相のパワーモジュール１１０が接続されている間の部分で生じる配線インダクタンスを、相間下インダクタンスＬ２Ｎと呼ぶ。具体的には、Ｎライン１３のうち、Ｕ相の共通配線部１４２との接続箇所とＶ相の共通配線部１４２との接続箇所との相間部分で生じる配線インダクタンスが相間下インダクタンスＬ２Ｎである。また、Ｎライン１３のうち、Ｖ相の共通配線部１４２との接続箇所とＷ相の共通配線部１４２との接続箇所との相間部分で生じる配線インダクタンスが相間下インダクタンスＬ２Ｎである。また、相間下インダクタンスＬ２Ｎに比例して生じるインピーダンスを相間下インピーダンスと呼ぶ。
パワーモジュール１１０の内部における、コンデンサＣ１の正極端子から上アーム１０Ｕまでの電気経路の配線インダクタンスを相内上インダクタンスＬ１Ｐと呼ぶ。具体的には、Ｐバスバー１３０の平行部１３４および折曲部１３５で生じる配線インダクタンスが相内上インダクタンスＬ１Ｐである。また、相内上インダクタンスＬ１Ｐを形成する部分の配線を上配線１１Ｐａと呼び、相内上インダクタンスＬ１Ｐに比例して生じるインピーダンスを相内上インピーダンスと呼ぶ。
パワーモジュール１１０の内部における、コンデンサＣ１の負極端子から下アーム１０Ｌまでの電気経路の配線インダクタンスを、相内下インダクタンスＬ１Ｎと呼ぶ。具体的には、Ｎバスバー１４０の平行部１４４および折曲部１４５で生じる配線インダクタンスが相内下インダクタンスＬ１Ｎである。また、相内下インダクタンスＬ１Ｎを形成する部分の配線を下配線１１Ｎａと呼び、相内下インダクタンスＬ１Ｎに比例して生じるインピーダンスを相内下インピーダンスと呼ぶ。
図２８では、インバータ７を例に各インピーダンスを説明しているが、インバータ８及びコンバータ６についても、以下のように各インピーダンスは対応する。すなわち、各相のうち第１相に設けられたパワーモジュール１１０を第１パワーモジュールとし、第２相に設けられたパワーモジュール１１０を第２パワーモジュールとする。そして、第１パワーモジュールにおける、コンデンサＣ１の正極端子から上アーム１０Ｕまでの電気経路のインピーダンスが相内上インピーダンスに相当する。第１パワーモジュールに係るコンデンサＣ１の正極端子から、第２パワーモジュールに係る上アーム１０Ｕまでの電気経路のインピーダンスを相間上インピーダンスに相当する。第１パワーモジュールにおける、コンデンサＣ１の負極端子から下アーム１０Ｌまでの電気経路のインピーダンスが相内下インピーダンスに相当する。第１パワーモジュールに係るコンデンサＣ１の負極端子から、第２パワーモジュールに係る下アーム１０Ｌまでの電気経路のインピーダンスが相間下インピーダンスに相当する。
そして、相間上インダクタンスＬ２Ｐを形成する配線長さは、相内上インダクタンスＬ１Ｐを形成する配線長さよりも長い。そのため、相間上インダクタンスＬ２Ｐは相内上インダクタンスＬ１Ｐよりも大きく、相間上インピーダンスは相内上インピーダンスより大きい。相間下インダクタンスＬ２Ｎを形成する配線長さは、相内上インダクタンスＬ１Ｐを形成する配線長さよりも長い。そのため、相間下インダクタンスＬ２Ｎは相内下インダクタンスＬ１Ｎよりも大きく、相間下インピーダンスは相内下インピーダンスより大きい。なお、相間上インダクタンスＬ２Ｐおよび相間下インダクタンスＬ２Ｎのそれぞれは、相内上インダクタンスＬ１Ｐに相内下インダクタンスＬ１Ｎを加算した値よりも大きい。
図２８中の矢印Ｙ１は、Ｖ相の並列回路１１で形成される閉ループ回路において、サージ電圧がコンデンサＣ１に吸収される経路を示す。このサージ電圧は、Ｖ相のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のターンオンおよびターンオフ時に生じるものである。Ｕ相及びＷ相においても同様にして、矢印Ｙ１の如くサージ電圧がコンデンサＣ１に吸収される。このように同一相内で発生と吸収が為されるサージ電圧は、以下の説明では自己サージ電圧とも呼ばれる。
閉ループ回路は、上記並列回路１１により形成され、コンデンサＣ１の正極端子、上配線１１Ｐａ、上下アーム回路１０、下配線１１Ｎａ及びコンデンサＣ１の負極端子が順に直列接続された、電力ラインを含まない回路である。閉ループ回路は、上述の如くサージ電圧が吸収される経路であるとともに、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング時に必要な電荷がコンデンサＣ１からスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２へ供給される経路であるとも言える。
また、閉ループ回路は、共通配線１１Ｐ，１１Ｎを含まない回路である。換言すれば、Ｐバスバー１３０は、上配線１１Ｐａを形成する図２８中の二点鎖線に示す部分と、共通配線１１Ｐを形成する部分とに分岐している。Ｐバスバー１３０の共通配線１１Ｐは、Ｐライン１２及び上配線１１Ｐａを接続する上電力配線とも呼ばれる。Ｎバスバー１４０は、下配線１１Ｎａを形成する図２８中の二点鎖線に示す部分と、共通配線１１Ｎを形成する部分とに分岐している。Ｎバスバー１４０の共通配線１１Ｎは、Ｎライン１３及び下配線１１Ｎａを接続する下電力配線とも呼ばれる。
図２８中の矢印Ｙ２は、Ｖ相で生じた自己サージ電圧が、Ｖ相の閉ループ回路から電力ラインを通じてＷ相の閉ループ回路へ伝播する場合の経路を示す。このように複数の上下アーム回路１０どうしで干渉するサージ電圧は、以下の説明では干渉サージ電圧とも呼ばれる。Ｖ相とＷ相との間で伝播する干渉サージ電圧と同様にして、Ｖ相とＵ相との間やＷ相とＵ相との間でも干渉サージ電圧は生じ得る。但し、相間上インダクタンスＬ２Ｐは相内上インダクタンスＬ１Ｐよりも十分に大きいので、他相から自相へ伝播される干渉サージ電圧は殆ど生じず、その干渉サージ電圧は自己サージ電圧に比べて極めて小さい。
なお、並列接続された上下アーム回路１０へ電荷を供給すると、平滑コンデンサＣ２からコンデンサＣ１へ瞬時に電荷が供給される。これにより、コンデンサＣ１が再び電荷を供給可能な状態となる。
次に、上記したパワーモジュール１１０の効果について説明する。
パワーモジュール１１０は、上下アーム回路１０と、コンデンサＣ１と、上配線１１Ｐａと、下配線１１Ｎａと、上電力配線としての共通配線１１Ｐと、下電力配線としての共通配線１１Ｎと、を備える。上配線１１Ｐａは、コンデンサＣ１の正極端子及び上アーム１０Ｕを接続し、下配線１１Ｎａは、コンデンサＣ１の負極端子及び下アーム１０Ｌを接続する。共通配線１１Ｐ，１１Ｎは、上配線１１Ｐａ及び下配線のそれぞれを電力ラインに接続する。
したがって、パワーモジュール１１０は、電力ラインを含まない閉ループ回路を形成することになる。そのため、上下アーム回路１０のスイッチング時に必要な電荷がコンデンサＣ１から供給されるにあたり、その電荷供給経路には電力ラインが含まれない。よって、その経路の配線、つまり上配線１１Ｐａと下配線１１Ｎａを短くできる。一方、本実施形態に反してコンデンサＣ１を廃止した場合には、平滑コンデンサＣ２からスイッチング時に必要な電荷を供給することになる。その場合には、平滑コンデンサＣ２から上下アーム回路１０へ電荷を供給する電気経路に電力ラインが含まれることになるので、その電気経路を十分に短くすることができない。
以上により、上記パワーモジュール１１０によれば、サージ電圧発生の要因の１つである配線の長さを短くすることを、コンデンサＣ１を廃止した場合に比べて容易に実現できる。よって、自己サージ電圧に係る配線インダクタンスＬ１Ｐ，Ｌ１Ｎを小さくでき、上下アーム回路１０で生じる自己サージ電圧を低減できる。しかも、上記閉ループ回路は電力ラインを含んでいないので、自己サージ電圧が電力ラインに重畳しにくくなる。そのため、電力ラインを通じて他の上下アーム回路１０に自己サージ電圧を干渉させてしまうことを抑制できる。
また、上述の如くサージ電圧を低減できるパワーモジュール１１０が、各相それぞれに設けられている。そのため、電力ラインを通じた上下アーム回路１０同士が自己サージ電圧を干渉し合うことの抑制を促進できる。
さらに本例では、上アーム１０Ｕは、上配線１１Ｐａに接続される主端子７０Ｃを複数有し、下アーム１０Ｌは、下配線１１Ｎａに接続される主端子７０Ｅを複数有する。そのため、隣合う互いの主端子７０Ｃ，７０Ｅどうしで自己サージ電圧が打ち消し合うように作用し、相内上インダクタンスＬ１Ｐ及び相内下インダクタンスＬ１Ｎを低減することができる。よって、自己サージ電圧の低減が促進される。
さらに本例では、上アーム１０Ｕが有する主端子７０Ｅ及び下アーム１０Ｌが有する主端子７０Ｃを接続する出力バスバー１５０（つまり出力配線１５）を備える。出力バスバー１５０は、上配線１１Ｐａ及び下配線１１Ｎａと対向する対向部１５４ｐ，１５４ｎを有する。そのため、出力バスバー１５０の対向部１５４ｐ，１５４ｎと上配線１１Ｐａ及び下配線１１Ｎａとの間で、自己サージ電圧が打ち消し合うように作用し、相内上インダクタンスＬ１Ｐ及び相内下インダクタンスＬ１Ｎを低減することができる。よって、自己サージ電圧の低減が促進される。特に本例では、１ｉｎ１パッケージ構造の半導体装置２０を備える構成において、上記したように、Ｙ方向において、Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１４０と出力バスバー１５０とを対向させている。また、Ｙ方向の投影視において、出力バスバー１５０と半導体装置２０が重なっており、Ｙ方向において、半導体チップ４０Ｕと出力バスバー１５０との間に、Ｐバスバー１３０の対向部１３５ａが配置されている。同様に、Ｙ方向において、半導体チップ４０Ｌと出力バスバー１５０との間に、Ｎバスバー１４０の対向部１４５ａが配置されている。したがって、半導体チップ４０Ｕを介したＰバスバー１３０から出力バスバー１５０への電流経路、及び、半導体チップ４０Ｌを介した出力バスバー１５０からＮバスバー１４０への電流経路は、図２３に二点鎖線の矢印で示すようになる。したがって、上下アーム回路１０を構成する２つの半導体チップが１パッケージ化された２ｉｎ１パッケージに較べて、電流ループの面積を小さくすることができる。これにより、自己サージ電圧をさらに低減することができる。
さらに本例では、相間上インピーダンスが相内上インピーダンスより大きい。また、相間下インピーダンスが相内下インピーダンスより大きい。そのため、図２８の矢印Ｙ２に示すように、各相の閉ループ回路を跨いでサージ電圧が伝播して干渉することを抑制できる。
さらに本例では、上下アーム回路１０に並列に接続され、電力ラインの電圧を平滑化する平滑コンデンサＣ２を備える。これによれば、電力ラインの電圧変動を抑制することができる。また、コンデンサＣ１に平滑コンデンサＣ２から瞬時に電荷を供給できるため、コンデンサＣ１の静電容量を抑えることができる。これにより、コンデンサＣ１の小型化が可能となる。
半導体装置２０として、１ｉｎ１パッケージ構造の半導体装置２０を２つ用いる例を示したが、これに限定されない。上下アーム回路１０を構成する２つのアーム（上アーム１０Ｕ及び下アーム１０Ｌ）を構成する要素単位でパッケージ化した２ｉｎ１パッケージ構造の半導体装置を用いることもできる。
主端子７０の配置も上記例に限定されない。１ｉｎ１パッケージの場合、主端子７０Ｃ，７０Ｅを少なくとも１本ずつ有せばよい。同電位とされる主端子７０を複数に分割してもよい。たとえば主端子７０Ｃを複数本に分割してもよい。複数本の並列化によって、分割した主端子全体のインダクタンスを低減することができる。２ｉｎ１パッケージの場合、上アーム１０Ｕ側の主端子７０Ｃと、下アーム１０Ｌ側の主端子７０Ｅと、出力端子をそれぞれ少なくとも１本有せばよい。
図２７に示す例では、共通配線部１３２，１４２が、接続部１３１，１４１に対して平行部１３４，１４４の反対側に延設している。これに対し、図２９に示すように、共通配線部１３２，１４２が、接続部１３１，１４１に対して平行部１３４，１４４と同じ側に延設していてもよい。また、上アーム１０Ｕと下アーム１０Ｌとで、共通配線部１３２，１４２が延設する向きを異ならせてもよい。例えば、共通配線部１３２，１４２は互いに対向配置していなくてもよい。
図２７に示す例では、上アーム１０Ｕ及び下アーム１０Ｌは主端子７０Ｃ，７０Ｅを複数有しているが、１つの主端子７０Ｃ，７０Ｅを有していればよい。また、図２７に示す例では、主端子７０Ｃ及び主端子７０Ｅが交互に並べて配置されているが、複数の主端子７０Ｃが並べて配置されていてもよいし、複数の主端子７０Ｅが並べて配置されていてもよい。
図２７に示す例に反して、相間上インピーダンスが相内上インピーダンスより小さくてもよい。また、相間下インピーダンスが相内下インピーダンスより小さくてもよい。
上記パワーモジュール１１０の別例として、上記パワーモジュール１１０が備える冷却器１２０、駆動基板１６０及び保護部材１８０の少なくとも１つが廃止されていてもよい。また、平滑コンデンサＣ２が廃止された電力変換装置５であってもよい。コンデンサＣ１が、保護部材１８０の外に配置された構成としてもよい。冷却器１２０の構造は、上記例に限定されない。上下アーム回路１０を構成する半導体装置２０の一部が、冷却器１２０内の流路１２６に挿入され、冷媒に浸漬される構成としてもよい。この構成において、コンデンサＣ１を冷却器１２０上に配置し、コンデンサＣ１と半導体装置２０を接続してもよい。浸漬により、半導体装置２０を両面側から冷却しつつ、サージ電圧を抑制することができる。
（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、保護部材１８０として封止樹脂体の例を示した。これに代えて、この実施形態では、保護部材１８０としてケース１８７及び封止材１８８を用いている。
図３０～図３２に示すように、本実施形態のパワーモジュール１１０は、半導体装置２０と、冷却器１２０と、コンデンサＣ１と、Ｐバスバー１３０と、Ｎバスバー１４０と、出力バスバー１５０と、駆動基板１６０と、保護部材１８０を備えている。図３０では、便宜上、半導体装置２０の主端子７０と、封止材１８８を省略して図示している。図３１及び図３２では、パワーモジュール１１０を構成する要素を簡素化して図示している。
保護部材１８０を構成するケース１８７は、筒状をなしている。ケース１８７は、平面略矩形環状をなしている。ケース１８７は、樹脂材料を用いて形成されてもよいし、金属材料を用いて形成されてもよい。たとえば射出成形によって形成された樹脂成形体、ダイカスト法によって形成された金属成形体を採用することができる。金属部品を用いたインサート成形体を採用することもできる。
ケース１８７はＺ方向に延設されている。ケース１８７は、Ｚ方向の両端に、開口部１８７ａ，１８７ｂを有している。ケース１８７は、貫通孔１８７ｃを有している。貫通孔１８７ｃは、開口部１８７ｂ側の端面１８７ｄに開口するとともに、筒状内部の空間に連通している。貫通孔１８７ｃは、Ｘ方向においてケース１８７の両端に設けられている。ケース１８７内には、半導体装置２０の少なくとも一部、冷却器１２０の一部、コンデンサＣ１、各バスバー１３０，１４０，１５０それぞれの一部が配置されている。
冷却器１２０は、先行実施形態同様、供給管１２１と、排出管１２２と、多段に配置された熱交換部１２３を有している。そして、熱交換部１２３の間に、半導体装置２０が配置されている。本実施形態でも、上アーム１０Ｕを構成する半導体装置２０Ｕと、下アーム１０Ｌを構成する半導体装置２０ＬがＸ方向に並んで配置されている。そして、２つの半導体装置２０Ｕ，２０Ｌが２つの熱交換部１２３によって挟まれている。本実施形態において、供給管１２１及び排出管１２２の並び方向は、Ｘ方向に沿っている。供給管１２１と排出管１２２の間に、半導体装置２０が配置されている。
熱交換部１２３のひとつには、閉塞プレート１２７が一体的に設けられている。閉塞プレート１２７は、ケース１８７の開口部１８７ａを閉塞するように設けられている。閉塞プレート１２７は、たとえば平板状に設けられている。閉塞プレート１２７は、熱交換部１２３に対して、半導体装置２０側の面とは反対の面に固定されている。図３１及び図３２に示すように、閉塞プレート１２７が開口部１８７ａを塞ぐように、冷却器１２０がケース１８７に組み付けられている。閉塞プレート１２７は、接着、ねじ締結などによってケース１８７に固定されている。閉塞プレート１２７は、ケース１８７の底として機能する。
本実施形態では、開口部１８７ａ側の端面１８７ｅに内周側が低い段差が設けられている。端面１８７ｅの段差部分に閉塞プレート１２７の外周縁部が配置され、この配置状態で冷却器１２０がケース１８７に固定されている。開口部１８７ａが開口端に相当する。
コンデンサＣ１は、Ｐバスバー１３０、Ｎバスバー１４０、及び出力バスバー１５０とともに、コンデンサユニット１９０をなしている。コンデンサユニット１９０は、ケース１９１を有している。ケース１９１は、コンデンサＣ１を収容するハウジングとして機能する。ケース１９１は、各バスバー１３０，１４０，１５０を外部と接続可能に保持する端子台のハウジングとして機能する。このように、コンデンサＣ１、Ｐバスバー１３０、Ｎバスバー１４０、及び出力バスバー１５０は一体的に保持されている。先行実施形態同様、Ｐバスバー１３０には、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃが電気的に接続されている。Ｎバスバー１４０には、半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅが電気的に接続されている。出力バスバー１５０には、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｅ及び半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｃが電気的に接続されている。
コンデンサユニット１９０は、ケース１８７内において、冷却器１２０上に配置されている。コンデンサユニット１９０は、閉塞プレート１２７が設けられていない側の熱交換部１２３に対して、半導体装置２０とは反対側に配置されている。Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１４０の共通配線部１３２，１４２は、Ｘ方向の一端側において、貫通孔１８７ｃを通じてケース１８７外へ突出している。共通配線部１３２，１４２は、Ｚ方向において熱交換部１２３とは反対側に延設されている。出力バスバー１５０は、Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１４０とは反対側の端部において、貫通孔１８７ｃを通じてケース１８７外へ突出している。出力バスバー１５０の突出部分も、Ｚ方向において熱交換部１２３とは反対側に延設されている。
パワーモジュール１１０は、電流センサ２００をさらに備えている。電流センサ２００は、出力バスバー１５０に流れる電流を検出する。このため、電流センサ２００は、出力バスバー１５０の近傍に配置されている。本実施形態では、電流センサ２００が、センサ本体部２０１と、リード２０２を有している。センサ本体部２０１には、磁電変換素子が形成されている。磁電変換素子としては、たとえばホール素子や、ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子などの磁気抵抗効果素子を採用することができる。電流センサ２００のリード２０２が、駆動基板１６０に実装、たとえば挿入実装されている。ケース１９１は駆動基板１６０側の面に凹部１９１ａを有している。センサ本体部２０１は、凹部１９１ａに挿入配置された状態で、バスバー１５０に流れる電流（相電流）を検出する。
駆動基板１６０は、コンデンサユニット１９０に対して、冷却器１２０と反対側に配置されている。本実施形態では、駆動基板１６０が、ケース１８７の開口部１８７ｂを閉塞するように配置されている。駆動基板１６０は、開口部１８７ｂ側の端面１８７ｄに配置された状態で、ケース１８７に固定されている。電流センサ２００は、Ｘ方向において駆動基板１６０の一端に実装されている。駆動基板１６０は、出力バスバー１５０側の端部に凸部１６１を有している。凸部１６１は、開口部１８７ｂとは反対側、すなわち外側に突出している。
電流センサ２００は、凸部１６１に実装されている。電流センサ２００は、駆動基板１６０に実装された状態で、Ｚ方向に延設されている。そして、ケース１８７の外で、出力バスバー１５０の突出部分の近傍に配置されている。
保護部材１８０を構成する封止材１８８は、ケース１８７内に収容された要素の少なくとも一部を封止している。封止材１８８としては、電気絶縁性の材料、たとえば樹脂やゲルを採用することができる。封止材１８８は、ポッティング材と称される場合がある。封止材１８８は、半導体装置２０及びコンデンサＣ１の少なくとも一部を封止している。封止材１８８は、異なる電位の部材間に配置されるのが好ましい。
本実施形態では、閉塞プレート１２７を底側として封止材１８８が充填されている。封止材１８８は、半導体装置２０が備えるすべての主端子７０を一体的に覆うように、主端子７０の周辺のみに配置されている。封止材１８８は、主端子７０Ｃ，７０Ｅの間に介在している。
このように、本実施形態では、冷却器１２０がケース１８７の開口部１８７ａを閉塞している。このため、先行実施形態に記載の効果に加えて、封止材１８８によって封止しつつ、構成を簡素化することができる。
また、冷却器１２０を含むケース１８７は、有底筒状をなしている。したがって、開口部１８７ｂ側からケース１８７内に封止材１８８を充填することができる。これにより、ケース１８７内に封止材１８８を保持し、主端子７０Ｃ，７０Ｅ間の絶縁を確保することができる。なお、封止材１８８によって絶縁される異なる電位間とは、主端子７０Ｃ，７０Ｅに限定されない。バスバー１３０，１４０，１５０間でも良い。主端子７０と、該主端子７０と電位が異なるバスバーとの間でも良い。特に本実施形態では、封止材１８８を主端子７０の周辺のみに配置させるため、封止材１８８の使用量を抑制しつつ、主端子７０Ｃ，７０Ｅ間の絶縁を確保することができる。
なお、冷却器１２０によりケース１８７の開口部１８７ａを閉塞する例を示したが、これに限定されない。駆動基板１６０によりケース１８７の開口部１８７ａを閉塞してもよい。
駆動基板１６０が開口部１８７ａ側に配置される例を示したが、これに限定されない。駆動基板１６０が、冷却器１２０に対してコンデンサユニット１９０と反対側に配置された構成としてもよい。この場合、駆動基板１６０と冷却器１２０の両方により、開口部１８７ａを閉塞する構成としてもよい。
ケース１８７内における封止材１８８の配置は、上記した例に限定されない。たとえば図３３に示すように、コンデンサユニット１９０側の熱交換部１２３まで、完全に封止されるように、封止材１８８が充填された構成としてもよい。この場合、熱交換部１２３と主端子７０との間にも、電気絶縁性の封止材１８８が配置される。したがって、熱交換部１２３（冷却器１２０）と主端子７０との距離を近づけることができる。
図３３では、熱交換部１２３における主端子７０側の端部に、突起部１２３ａを設けている。突起部１２３ａは、熱交換部１２３における半導体装置２０の配置部位に対してＺ方向に突出している。金属製の熱交換部１２３（突起部１２３ａ）を主端子７０に近づけることで、主端子７０のインダクタンスを小さくすることができる。これにより、サージ電圧を低減することができる。また、ケース１８７を封止材１８８によって満たしてもよい。
ケース１８７のＺ方向の長さは特に限定されない。金属製のケース１８７は、ノイズに対する遮蔽板として機能する。よって、金属製のケース１８７を採用する場合、ケース１８７のＺ方向の長さを、半導体装置２０、冷却器１２０、及びコンデンサユニット１９０の積層体よりも長くするとよい。これによれば、ケース１８７によって、外来ノイズを効果的に遮蔽することができる。また、半導体装置２０の生じたノイズが外部へ伝搬するのを効果的に遮蔽することができる。
図３４～図３６に示す例では、金属製のケース１８７が、信号端子８０に対応する貫通孔１８７ｆをさらに備えている。貫通孔１８７ｆは、端面８０ｄにおける信号端子８０側の部分に開口するとともに、筒状内部の空間に連通している。貫通孔１８７ｆは、Ｚ方向に延設されている。貫通孔１８７ｆは、平面略矩形環状の端面１８７ｄにおいて、四辺のひとつに開口している。貫通孔１８７ｆは、貫通孔１８７ｃとは異なる辺に開口している。本実施形態では、ひとつの貫通孔１８７ｆをすべての信号端子８０が挿通している。半導体装置２０ごとに貫通孔１８７ｆを分けてもよい。図３５では、便宜上、駆動基板１６０を省略して図示している。
信号端子８０は屈曲部を有し、ＺＸ平面において略Ｌ字状をなしている。信号端子８０のうち、Ｚ方向に延設された部分が貫通孔１８７ｆを挿通している。信号端子８０の一部は端面１８７ｄから突出している。信号端子８０の一部分が、金属製のケース１８７によって囲まれているため、ケース１８７によってノイズを効果的に遮蔽することができる。なお、ケース１８７に、端面１８７ｅ側に開口する貫通孔を設け、信号端子８０を端面１８７ｅ側に突出させてもよい。
（第３実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、電力配線（共通配線１１Ｎ，１１Ｐ）から上配線１１Ｐａ及び下配線１１Ｎａへの分岐構造について特に言及しなかった。この実施形態では、熱の影響を考慮して分岐構造が決定されている。
図３７は、本実施形態のパワーモジュール１１０の等価回路図を示している。図３７は、図１の等価回路図からインバータ７、平滑コンデンサＣ２、及びモータジェネレータ３を抽出して示した回路図である。
図３７に示すように、上配線１１Ｐａは、共通配線１１Ｐ（上電力配線）との接続点Ｎｐを基準として、２つの部分に分けられる。上配線１１Ｐａは、接続点Ｎｐから２つに分岐している。上配線１１Ｐａは、第１配線部１１Ｐｂと、第２配線部１１Ｐｃを有している。第１配線部１１Ｐｂは、上アーム１０Ｕのコレクタ電極と接続点Ｎｐとを電気的に接続する配線部分である。第２配線部１１Ｐｃは、コンデンサＣ１の正極端子と接続点Ｎｐとを電気的に接続する配線部分である。インバータ７の各相において、同様の構成とされている。
下配線１１Ｎａは、共通配線１１Ｎ（下電力配線）との接続点Ｎｎを基準として、２つの部分に分けられる。下配線１１Ｎａは、接続点Ｎｎから２つに分岐している。下配線１１Ｎａは、第１配線部１１Ｎｂと、第２配線部１１Ｎｃを有している。第１配線部１１Ｎｂは、下アーム１０Ｌのエミッタ電極と接続点Ｎｎとを電気的に接続する配線部分である。第２配線部１１Ｐｃは、コンデンサＣ１の負極端子と接続点Ｎｎとを電気的に接続する配線部分である。インバータ７の各相において、同様の構成とされている。
このように、上配線１１Ｐａ及び下配線１１Ｎａは、対応する共通配線１１Ｐ，１１Ｎ（電力配線）との接続点Ｎｐ，Ｎｎから対応するアームまでの第１配線部１１Ｐｂ，１１Ｎｂを有している。上配線１１Ｐａ及び下配線１１Ｎａは、接続点Ｎｐ，ＮｎからコンデンサＣ１の対応する端子までの第２配線部１１Ｐｃ，１１Ｎｃを有している。
そして、上配線１１Ｐａ及び下配線１１Ｎａの少なくとも一方において、第１配線部１１Ｐｂ，１１Ｎｂの配線抵抗が、第２配線部１１Ｐｃ，１１Ｎｃの配線抵抗よりも小さくされている。
ここで、上配線１１Ｐａにおいて、第１配線部１１Ｐｂの配線抵抗をＲｐｂ、第２配線部１１Ｐｃの配線抵抗をＲｐｃとする。下配線１１Ｎａにおいて、第１配線部１１Ｎｂの配線抵抗をＲｎｂ、第２配線部１１Ｎｃの配線抵抗をＲｎｃとする。たとえば上配線１１Ｐａが上記した関係を満たす場合、配線抵抗Ｒｐｂ＜配線抵抗Ｒｐｃとされている。下配線１１Ｎａが上記した関係を満たす場合、配線抵抗Ｒｎｂ＜配線抵抗Ｒｎｃとされている。
図３８は、上記した関係を満たすように構成されたパワーモジュール１１０を示す模式図である。図３８では、パワーモジュール１１０を簡略化して示している。図３８では、パワーモジュール１１０を構成する要素として、半導体装置２０（２０Ｕ，２０Ｌ）、Ｐバスバー１３０、Ｎバスバー１４０、及びコンデンサＣ１を示している。先行実施形態同様、パワーモジュール１１０は、これら要素とともに、冷却器１２０、出力バスバー１５０、駆動基板１６０、及び保護部材１８０の少なくともひとつを備えてもよい。
保護部材１８０を備える場合、先行実施形態に示したように、封止樹脂体、成形された樹脂ケース、金属ケースなどを用いることができる。ケースの場合、ケース内に封止材を充填してもよい。さらには、樹脂表面に金属が積層配置されたフィルムを用いて保護部材１８０を構成してもよい。このようなフィルムとしては、たとえば、金属箔を樹脂に貼り合わせたラミネートフィルム、樹脂表面に金属を蒸着させた蒸着フィルムがある。金属としては、たとえばアルミニウムを用いることができる。
上記したように、共通配線１１Ｐ及び上配線１１Ｐａは、Ｐバスバー１３０として提供されている。共通配線１１Ｎ及び下配線１１Ｎａは、Ｎバスバー１４０として提供されている。Ｐバスバー１３０は、共通配線部１３２と、並列配線部１３３を有している。Ｎバスバー１４０は、共通配線部１４２と、並列配線部１４３を有している。図３８では、共通配線部１３２，１４２が、対応する並列配線部１３３，１４３に連なっている。共通配線部１３２が、共通配線１１Ｐに相当する。共通配線部１４２が、共通配線１１Ｎに相当する。
半導体装置２０とコンデンサＣ１との並び方向において、半導体装置２０とコンデンサＣ１との間に並列配線部１３３，１４３が配置されている。並列配線部１３３，１４３は、板面同士が対向するように配置されている。並び方向において、並列配線部１３３の一端側に図示しない接続部１３１が設けられ、他端側に半導体装置２０Ｕとの接続部が設けられている。並び方向において、並列配線部１４３の一端側に図示しない接続部１４１が設けられ、他端側に半導体装置２０Ｌとの接続部が設けられている。
並列配線部１３３，１４３のそれぞれにおいて、厚みがほぼ均一されている。並列配線部１３３，１４３のそれぞれにおいて、並び方向に直交する方向の幅がほぼ一定とされている。共通配線部１３２は、並び方向において半導体装置２０に近い位置で、並列配線部１３３に連なっている。連結点が、接続点Ｎｐに相当する。共通配線部１３２と半導体装置２０Ｕ、コンデンサＣ１それぞれとの電流経路は、破線矢印で示すように、共通配線部１３２から幅方向両側に分岐している。電流経路は、半導体装置２０ＵのほうがコンデンサＣ１よりも短い。接続点Ｎｐからの配線長は、半導体装置２０ＵのほうがコンデンサＣ１よりも短い。これにより、配線抵抗Ｒｐｂ＜配線抵抗Ｒｐｃとなっている。
同様に、共通配線部１４２は、並び方向において半導体装置２０に近い位置で、並列配線部１４３に連なっている。連結点が、接続点Ｎｎに相当する。共通配線部１４２と半導体装置２０Ｌ、コンデンサＣ１それぞれとの電流経路は、実線矢印で示すように、共通配線部１４２から幅方向両側に分岐している。電流経路は、半導体装置２０ＬのほうがコンデンサＣ１よりも短い。接続点Ｎｎからの配線長は、半導体装置２０ＬのほうがコンデンサＣ１よりも短い。これにより、配線抵抗Ｒｎｂ＜配線抵抗Ｒｎｃとなっている。
ここで、バスバー１３０，１４０には、ＡＣ電流とＤＣ電流が流れる。ＡＣ電流は、スイッチング素子のスイッチング時に流れる電流である。ＤＣ電流は、スイッチング素子がオンされている定常時に流れる電流である。コンデンサＣ１は、理想的にはＡＣ電流しか通さない。よって、図３８に示した電流経路において、コンデンサＣ１側には主にＡＣ電流が流れる。半導体装置２０側には、ＤＣ電流とＡＣ電流とが流れる。また、ＤＣ電流による発熱量のほうが、ＡＣ電流による発熱量に較べて大きい。
本実施形態では、上記したように、半導体装置２０ＵのほうがコンデンサＣ１よりも、共通配線部１３２からの配線長が短くされている。これにより、配線抵抗Ｒｐｂ＜配線抵抗Ｒｐｃとなっている。ＤＣ電流が流れる経路の配線抵抗Ｒｐｂを小さくしたため、ＤＣ電流による発熱量を抑制することができる。これにより、コンデンサＣ１に伝わる熱を低減することができる。
同様に、半導体装置２０ＬのほうがコンデンサＣ１よりも、共通配線部１４２からの配線長が短くされている。これにより、配線抵抗Ｒｎｂ＜配線抵抗Ｒｎｃとなっている。ＤＣ電流が流れる経路の配線抵抗Ｒｎｂを小さくしたため、ＤＣ電流による発熱量を抑制することができる。これにより、コンデンサＣ１に伝わる熱を低減することができる。
配線抵抗Ｒｐｂ＜配線抵抗Ｒｐｃと配線抵抗Ｒｎｂ＜配線抵抗Ｒｎｃの両方の条件を満たす例を示したが、これに限定されない。少なくとも一方の条件を満たせばよい。一方の条件のみを満たす場合でも、いずれの条件も満たさない構成に較べて、ＤＣ電流による発熱量を抑制することができる。
上記したように、ＤＣ電流による発熱量のほうが、ＡＣ電流による発熱量に較べて大きい。バスバー１３０，１４０の少なくとも一部を露出構造とすることで、ＤＣ電流による熱を効果的に逃がすことができる。バスバー１３０，１４０のうち、ＤＣ電流が流れる部分、すなわち第１配線部１１Ｐｂ，１１Ｎｂに対応する部分、の少なくとも一部を、封止樹脂体や封止材から露出させるとよい。
本実施形態では、配線長を短くすることで、半導体装置２０までの配線抵抗をコンデンサＣ１までの配線抵抗よりも小さくする例を示した。電流経路の断面積、たとえば厚みや幅を異ならせることで、半導体装置２０までの配線抵抗をコンデンサＣ１までの配線抵抗より小さくしてもよい。
以下に、パワーモジュール１１０のより具体的な構成例を示す。以下に示す各例でも、パワーモジュール１１０を構成する要素として、半導体装置２０（２０Ｕ，２０Ｌ）、Ｐバスバー１３０、Ｎバスバー１４０、及びコンデンサＣ１を示している。パワーモジュール１１０は、これら要素とともに、冷却器１２０、出力バスバー１５０、駆動基板１６０、及び保護部材１８０の少なくともひとつを備えてもよい。
図３９及び図４０に示すパワーモジュール１１０は、先行実施形態（図３０参照）に示したパワーモジュール１１０に対応している。コンデンサＣ１の正極端子が、Ｙ方向において信号端子８０側の側面に設けられている。負極端子が、Ｙ方向において主端子７０側の側面に設けられている。
Ｐバスバー１３０は、接続部１３１、共通配線部１３２、並列配線部１３３、及び接続部１３７を有している。共通配線部１３２は、コンデンサＣ１に対して、コンデンサＣ１の長手方向であるＸ方向の一端側に配置されている。共通配線部１３２は、並列配線部１３３に連なっている。共通配線部１３２は、ひとつの屈曲部を有し、ＺＸ平面において略Ｌ字状をなしている。共通配線部１３２は、板厚方向をＺ方向と略平行にして並列配線部１３３からＸ方向に延びた部分と、板厚方向をＸ方向と略平行にしてＺ方向に延びた部分を有している。
並列配線部１３３は、コンデンサＣ１における半導体装置２０との対向面である下面側に配置されている。並列配線部１３３は、コンデンサＣ１と半導体装置２０との間に配置されている。並列配線部１３３は、Ｙ方向に延設されている。Ｙ方向において、並列配線部１３３の一端側、具体的には信号端子８０側には、接続部１３１が連なっている。接続部１３１は、並列配線部１３３に対して屈曲されている。接続部１３１は、Ｙ方向において、コンデンサＣ１の正極端子に接続されている。並列配線部１３３において、接続部１３１とは反対側の端部は主端子７０側に屈曲している。並列配線部１３３は、ＹＺ平面において略L字状をなしている。接続部１３７は、並列配線部１３３の屈曲した先端に連なっている。接続部１３７は、ひとつの屈曲部を有し、ＹＺ平面において略Ｌ字状をなしている。接続部１３７は、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃに接続されている。Ｐバスバー１３０は、主端子７０Ｃと同数（４本）の接続部１３７を有している。Ｐバスバー１３０は、溶接を用いず、一枚の金属板から形成されている。
Ｎバスバー１４０は、接続部１４１、共通配線部１４２、並列配線部１４３、接続部１４７、及び繋ぎ部１４８を有している。共通配線部１４２は、共通配線部１３２と同じ側に配置されている。共通配線部１４２は、ひとつの屈曲部を有し、ＺＸ平面において略Ｌ字状をなしている。共通配線部１４２は、並列配線部１４３ではなく、繋ぎ部１４８に連なっている。共通配線部１４２は、板厚方向をＺ方向と略平行にして繋ぎ部１４８から延びた部分と、板厚方向をＸ方向と略平行にしてＺ方向に延びた部分を有している。共通配線部１４２のＺ方向延設部分は、共通配線部１３２のＺ方向延設部分とＹ方向に並んで配置されている。共通配線部１４２のＺ方向延設部分は、共通配線部１３２のＺ方向延設部分よりも、Ｘ方向においてコンデンサＣ１に近い位置に配置されている。共通配線部１４２の一部と、共通配線部１３２のＸ方向延設部分とは、板面同士が対向している。
繋ぎ部１４８は、コンデンサＣ１における共通配線部１３２，１４２側の側面と、コンデンサＣ１における半導体装置２０側の面と反対の上面に配置されている。繋ぎ部１４８の側面配置部分に共通配線部１４２が連なり、上面配置部分に接続部１４１が連なっている。繋ぎ部１４８は、共通配線部１４２と接続部１４１を繋いでいる。繋ぎ部１４８は、共通配線部１４２の一部とも言える。接続部１４１は、繋ぎ部１４８の上面配置部分に対して屈曲されており、コンデンサＣ１の負極端子に接続されている。並列配線部１４３は、接続部１４１における繋ぎ部１４８とは反対の端部に連なっている。
並列配線部１４３は、Ｙ方向に延設されている。並列配線部１４３において、接続部１４１とは反対側の端部は主端子７０側に屈曲している。並列配線部１４３は、ＹＺ平面において略L字状をなしている。並列配線部１４３は、並列配線部１３３に対して対向配置されている。接続部１４７は、並列配線部１４３の屈曲した先端に連なっている。接続部１４７は、ひとつの屈曲部を有し、ＹＺ平面において略Ｌ字状をなしている。接続部１４７は、半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅに接続されている。Ｎバスバー１４０は、主端子７０Ｅと同数（５本）の接続部１４７を有している。Ｎバスバー１４０は、溶接を用いず、一枚の金属板から形成されている。
このように、図３９及び図４０に示す例では、Ｐバスバー１３０側において、配線抵抗Ｒｐｂ＜配線抵抗Ｒｐｃを満たしている。これにより、ＤＣ電流による発熱量を抑制することができる。Ｎバスバー１４０では、接続部１４１のほうが接続部１４７よりも共通配線部１４２に近い位置とされている。
また、コンデンサＣ１の上面上にＮバスバー１４０が配置され、下面上にＰバスバー１３０が配置されている。これにより、コンデンサＣ１の放熱性を向上することができる。
なお、図示しない出力バスバー１５０は、先行実施形態（図３０）同様の構成となっている。出力バスバー１５０の外部との接続部位は、間にコンデンサＣ１を挟むように、Ｘ方向において共通配線部１３２，１４２とは反対側に配置されている。出力バスバー１５０は、繋ぎ部１４８、接続部１４１、並列配線部１４３に対して対向（積層）するように、延設されている。出力バスバー１５０の延設先端には、接続部が設けられている。この接続部により、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｅ及び半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｃと接続されている。
また、図示しない冷却器１２０は、Ｚ方向において両面側から半導体装置２０を冷やすように配置されている。冷却器１２０の熱交換部１２３のひとつは、Ｐバスバー１３０の並列配線部１３３を介して、半導体装置２０とコンデンサＣ１との間に配置されている。
図４１に示す例では、コンデンサＣ１の端子が図３９に示した構成とは逆の配置となっている。コンデンサＣ１の負極端子が、Ｙ方向において信号端子８０側の側面に設けられ、正極端子が主端子７０側の側面に設けられている。Ｎバスバー１４０は、図３９に示した例のＰバスバー１３０と同様の構成となっている。Ｎバスバー１４０は、接続部１４１、共通配線部１４２、並列配線部１４３、及び接続部１４７を有している。共通配線部１４２は、並列配線部１４３に連なっている。並列配線部１４３は、コンデンサＣ１の下面と半導体装置２０との間に配置されている。並列配線部１４３は、Ｙ方向に延設されており、信号端子８０側に接続部１４１が連なっている。接続部１４１とは反対側において、並列配線部１４３は主端子７０側に屈曲している。接続部１４７は、並列配線部１４３の屈曲した先端に連なっている。
Ｐバスバー１３０は、接続部１３１、共通配線部１３２、並列配線部１３３、及び接続部１３７を有している。共通配線部１３２は、Ｙ方向において正極端子寄りで、並列配線部１３３に連なっている。並列配線部１３３は、コンデンサＣ１の下面と半導体装置２０との間に配置されている。並列配線部１３３は、並列配線部１４３とコンデンサＣ１との間に配置されている。並列配線部１３３は、Ｙ方向に延設されている。並列配線部１３３における主端子７０側の端部に、接続部１３１，１３７が連なっている。Ｘ方向において、並列配線部１３３の端部のうち、Ｘ方向において共通配線部１３２，１４２側の一部分は、主端子７０側に屈曲している。そして、並列配線部１３３の屈曲した先端に、接続部１３７が連なっている。Ｘ方向において、並列配線部１３３の残りの部分はＺ方向に延設され、接続部１３１側から延びた部分と溶接されている。以下において、並列配線部１３３の溶接部分を、溶接部１３３ａと示すことがある。
図４１に示す構成では、共通配線部１３２と接続部１３１との電流経路に溶接部１３３ａが設けられており、溶接部１３３ａの折り返し部分が長い。これにより、Ｐバスバー１３０は、配線抵抗Ｒｐｂ＜配線抵抗Ｒｐｃを満たしている。Ｎバスバー１４０では、接続部１４１のほうが接続部１４７よりも共通配線部１４２に近い位置とされている。
図３９及び図４１に示した構成に代えて、Ｎバスバー１４０において配線抵抗Ｒｎｂ＜配線抵抗Ｒｎｃを満たし、Ｐバスバー１３０において接続部１３１のほうが接続部１３７よりも共通配線部１３２に近い構成としてもよい。
図４２に示す例では、コンデンサＣ１の正極端子が、Ｚ方向において半導体装置２０側の下面に設けられ、負極端子が下面とは反対の上面に設けられている。Ｐバスバー１３０は、図示しない接続部１３１、共通配線部１３２、並列配線部１３３、接続部１３７、及び繋ぎ部１３８を有している。繋ぎ部１３８は、共通配線部１３２と並列配線部１３３を繋いでいる。繋ぎ部１３８は、共通配線部１３２の一部とも言える。繋ぎ部１３８は、ＸＹ平面において延設されており。一端に共通配線部１３２が連なり、他端に並列配線部１３３が連なっている。並列配線部１３３は、図３９同様に屈曲部を有しており、屈曲先端に接続部１３７が連なっている。並列配線部１３３は、Ｚ方向に延設された溶接部１３３ａを有している。並列配線部１３３は、溶接部１３３ａからＹ方向においてコンデンサＣ１側に延び、屈曲部を介して、コンデンサＣ１の下面側に延びている。そして、並列配線部１３３の先端に接続部１３１が連なっている。
Ｎバスバー１４０は、接続部１４１、共通配線部１４２、並列配線部１４３、接続部１４７、及び繋ぎ部１４８を有している。繋ぎ部１４８は、共通配線部１４２と並列配線部１４３を繋いでいる。繋ぎ部１４８の一部は、繋ぎ部１３８と対向している。並列配線部１４３は、図３９同様に屈曲部を有しており、屈曲先端に接続部１４７が連なっている。Ｘ方向において、並列配線部１４３の屈曲部は、並列配線部１３３の屈曲部と並んで配置されている。並列配線部１４３は、Ｚ方向に延設された溶接部１４３ａを有している。並列配線部１４３は、溶接部１４３ａからＹ方向においてコンデンサＣ１側に延び、屈曲部を介して、コンデンサＣ１の上面側に延びている。そして、並列配線部１４３の先端に接続部１４１が連なっている。並列配線部１４３の一部は、並列配線部１３３と対向している。
このように、図４２に示す例では、Ｐバスバー１３０側において、配線抵抗Ｒｐｂ＜配線抵抗Ｒｐｃを満たしている。Ｎバスバー１４０側において、配線抵抗Ｒｎｂ＜配線抵抗Ｒｎｃを満たしている。また、コンデンサＣ１の上面上にＮバスバー１４０が配置され、下面上にＰバスバー１３０が配置されている。
図４３に示す例では、図４２同様、コンデンサＣ１の正極端子が、Ｚ方向において半導体装置２０側の下面に設けられ、負極端子が下面とは反対の上面に設けられている。バスバー１３０，１４０の溶接部を有していない点で、図４２とは異なっている。図３９に示した構成同様、並列配線部１３３，１４３の屈曲部が、Ｘ方向のほぼ全長にわたって互いに対向している。これにより、図４２に示す例よりも広範囲にわたって、並列配線部１３３，１４３が対向配置されている。
図４３に示す例では、Ｐバスバー１３０側において、配線抵抗Ｒｐｂ＜配線抵抗Ｒｐｃを満たしている。Ｎバスバー１４０側において、配線抵抗Ｒｎｂ＜配線抵抗Ｒｎｃを満たしている。また、コンデンサＣ１の上面上にＮバスバー１４０が配置され、下面上にＰバスバー１３０が配置されている。なお、図４２及び図４３に示した構成に代えて、コンデンサＣ１の負極端子が下面に設けられ、正極端子が上面に設けられた構成としてもよい。
図４４に示す例では、コンデンサＣ１の負極端子が、Ｘ方向において共通配線部１３２，１４２側の側面に設けられ、正極端子が負極端子とは反対の側面に設けられている。
図４４では、便宜上、主端子７０Ｃ，７０Ｅを省略して図示している。図４４では、図４２同様、Ｘ方向において並列配線部１３３，１４３の屈曲部が並んでいる。並列配線部１３３の屈曲部は、共通配線部１３２，１４２に対して遠い側に設けられている。並列配線部１３３の屈曲先端には、接続部１３７が連なっている。並列配線部１３３は溶接部１３３ａを有している。並列配線部１３３は、溶接部１３３ａを含むＺ方向延設部分と、正極端子に向けてＸＹ面内を延設された部分を有している。
並列配線部１４３の屈曲部は、共通配線部１３２，１４２に対して近い側に設けられている。並列配線部１４３の屈曲先端には、接続部１４７が連なっている。並列配線部１４３は溶接部１４３ａを有している。並列配線部１４３は、溶接部１４３ａを含むＺ方向延設部分と、負極端子に向けてＸＹ面内を延設された部分を有している。
図４４に示す例では、Ｐバスバー１３０側において、配線抵抗Ｒｐｂ＜配線抵抗Ｒｐｃを満たしている。Ｎバスバー１４０側において、配線抵抗Ｒｎｂ＜配線抵抗Ｒｎｃを満たしている。なお、図４４に示した構成に代えて、コンデンサＣ１の正極端子が共通配線部１３２，１４２側の側面に設けられ、負極端子が正極端子とは反対の側面に設けられた構成としてもよい。
（第４実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。第２実施形態では、パワーモジュール１１０が電流センサ２００を備える例を示した。この実施形態では、電流センサ２００による電流検出の精度を向上できる構成について説明する。
図４６に示すように、本実施形態のパワーモジュール１１０は、出力バスバー１５０と、駆動基板１６０と、電流センサ２００を備えている。出力バスバー１５０が、出力配線に相当する。パワーモジュール１１０は、第２実施形態（図３０参照）とほぼ同じ構造となっている。
図示を省略するが、パワーモジュール１１０は、上下アーム回路１０を構成する半導体装置２０（２０Ｕ，２０Ｌ）を備えている。上アーム１０Ｕを構成する半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｅ、及び、下アーム１０Ｌを構成する半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｃは、出力バスバー１５０に接続されている。
さらにパワーモジュール１１０は、コンデンサＣ１と、冷却器１２０と、Ｐバスバー１３０と、Ｎバスバー１４０を備えている。コンデンサＣ１、Ｐバスバー１３０、Ｎバスバー１４０、及び出力バスバー１５０は、コンデンサユニット１９０として、一体化されている。
出力バスバー１５０は、図４６に示すように、被検出部１５５と、屈曲部１５６を有している。被検出部１５５は、出力バスバー１５０において、電流センサ２００により電流が検出される部分である。電流センサ２００の本体部２０１は、被検出部１５５を流れる電流を検出するように配置されている。
被検出部１５５は、一方向に延設されている。本実施形態では、Ｘ方向に延設されている。被検出部１５５には、貫通部１５５ａが形成されている。貫通部１５５ａは、被検出部１５５において、板面である一面１５５ｂ及び裏面１５５ｃ間を貫通している。貫通部１５５ａは、貫通孔、又は、側面に開口する切り欠きとして提供される。本実施形態では、貫通部１５５ａとして貫通孔を採用している。
図３０に示したように、電流センサ２００は、駆動基板１６０に実装されている。電流センサ２００は、駆動基板１６０からＺ方向であって被検出部１５５側に延びている。本体部２０１は、ケース１９１の凹部１９１ａ（図３０参照）に挿入され、出力バスバー１５０の貫通部１５５ａを挿通している。本体部２０１は、貫通部１５５ａを通じて、一面１５５ｂ側と裏面１５５ｃ側の両方に配置されている。図示を省略するが、磁電変換素子は、一面１５５ｂ側、裏面１５５ｃ側のそれぞれに配置されている。
屈曲部１５６は、被検出部１５５に対して屈曲している。屈曲部１５６の一端は被検出部１５５に連なっている。屈曲部１５６は、被検出部１５５とは異なる方向に延設されている。本実施形態の屈曲部１５６は、被検出部１５５に対して略９０度の角度を有して屈曲し、Ｚ方向に延設されている。屈曲部１５６は、端子部１５６ａと、対向部１５６ｂを有している。
端子部１５６ａは、屈曲部１５６において、被検出部１５５に連なる一端とは反対の他端側に設けられている。端子部１５６ａは、他の部材、すなわちパワーモジュール１１０を構成する要素とは別の部材が接続される部分である。本実施形態では、出力バスバー１５０の端部に、端子部１５６ａが設けられている。
対向部１５６ｂは、端子部１５６ａから被検出部１５５側に延び、端子部１５６ａとともに、他の部材と対向する部分である。対向部１５６ｂの端部、具体的には被検出部１５５に対して遠い側の端部は、端子部１５６ａに連なっている。対向部１５６ｂは、屈曲部１５６において、端子部１５６ａから所定範囲の部分である。屈曲部１５６において、端子部１５６ａを除く部分の少なくとも一部が、対向部１５６ｂとされている。
図４６では、他の部材として、バスバー２４１を例示している。後述するように、バスバー２４１，２５１が、他の部材に相当する。図４６では、パワーモジュール１１０の出力バスバー１５０と、バスバー２４１との接続構造を示している。後述するように、バスバー２４１は、パワーモジュール１１０とともに電力変換装置５を構成する要素である。バスバー２４１は、端子部２４１ａと、延設部２４１ｂを有している。端子部２４１ａが、バスバーの接続部に相当する。
端子部２４１ａは、バスバー２４１において、出力バスバー１５０の端子部１５６ａが接続される部分である。端子部１５６ａと端子部２４１ａとは、溶接などにより接続されている。端子部１５６ａ，２４１ａは、好ましくは板面同士が対向するように配置された状態で、接続されている。出力バスバー１５０及びバスバー２４１は、端子部１５６ａ，２４１ａの接続部分で、機械的且つ電気的に接続されている。本実施形態では、バスバー２４１の端部に、端子部２４１ａが設けられている。端子部２４１ａの延設長さは、端子部１５６ａの延設長さと略等しくされている。
延設部２４１ｂは、端子部２４１ａから延設された部分である。延設部２４１ｂの一端は、端子部２４１ａに連なっている。延設部２４１ｂの一部は、端子部２４１ａとともに、出力バスバー１５０の端子部１５６ａ及び対向部１５６ｂに対向配置されている。延設部２４１ｂにおいて、端子部２４１ａから所定範囲の部分は、対向部１５６ｂに対向配置されている。
本実施形態では、延設部２４１ｂが、経路の途中で、略９０度の角度を有して屈曲している。延設部２４１ｂは、屈曲部位２４１ｂ１を有している。バスバー２４１において、屈曲部位２４１ｂ１から端子部２４１ａ側の部分は、Ｚ方向に延設されている。屈曲部位２４１ｂ１から反対側の部分は、Ｘ方向であって、被検出部１５５から離れる方向に延設されている。
そして、出力バスバー１５０とバスバー２４１とで、対応する端子部１５６ａ，２４１ａを含むＺ方向の延設長さが、互いに略等しくされている。具体的には、屈曲部位２４１ｂ１よりも端子部２４１ａ側の延設部２４１ｂ及び端子部２４１ａの延設長さが、対向部１５６ｂ及び端子部１５６ａの延設長さと、略等しくされている。出力バスバー１５０及びバスバー２４１において、屈曲によりＺ方向に延設された部分は、全長のほぼ全域で互いに対向している。出力バスバー１５０及びバスバー２４１は、好ましくは、板面が向き合うように対向している。なお、バスバー２５１についても、バスバー２４１と同様の構成となっている。
図４７は、図４６に示したパワーモジュール１１０を備える電力変換装置５を模式的に示している。この電力変換装置５では、図４６に示した出力バスバー１５０とバスバー２４１（及びバスバー２５１）の接続構造を採用している。
電力変換装置５は、パワーモジュール１１０に加え、筐体２２０と、入力端子台２３０と、出力端子台２４０と、リアクトルモジュール２５０と、コンデンサモジュール２６０を備えている。後述するバスバー２５１を除いて図示を省略するが、電力変換装置５は、さらに配線部材（たとえばバスバー）、冷却器、制御回路部９が形成された制御基板を備えている。配線部材は、電力変換装置５を構成する要素間を電気的に接続する。冷却器は、筐体２２０内の要素、たとえばパワーモジュール１１０、リアクトルモジュール２５０、コンデンサモジュール２６０を冷却する。
電力変換装置５は、第１実施形態（図１参照）で示したように、８つの上下アーム回路１０を構成する。このため、電力変換装置５は、８つのパワーモジュール１１０を備えている。電力変換装置５は、コンバータ６を構成する２つのパワーモジュール１１０と、インバータ７，８を構成する6つのパワーモジュール１１０を備えている。複数のパワーモジュール１１０は、たとえばＹ方向に並んで配置されている。パワーモジュール１１０は、出力バスバー１５０がＸ方向の同じ側となるよう配置されている。
筐体２２０は、パワーモジュール１１０を構成する他の要素を収容する。筐体２２０は、複数の部材を組み付けることで構成される。代表的な例としては、ケースとカバーの組み合わせである。筐体２２０を構成する部材としては、金属部材のみ、樹脂部材のみ、金属部材と樹脂部材の組み合わせが可能である。筐体２２０は、平面略矩形状をなしている。
入力端子台２３０は、直流電源２と電力変換装置５とを電気的に接続するための部分である。図示を省略するが、入力端子台２３０は、正極端子及び負極端子とこれら端子を保持するハウジングを有している。正極端子には、ＶＬライン１２Ｌを構成する配線部材が接続されている。負極端子には、Ｎライン１３を構成する配線部材が接続されている。入力端子台２３０は、筐体２２０の四隅のひとつの近傍に配置されている。筐体２２０の壁面には開口部２２０ａが形成されており、入力端子台２３０は開口部２２０ａを通じて直流電源２との電気的な接続が可能となっている。
出力端子台２４０は、モータジェネレータ３，４と電力変換装置５とを電気的に接続するための部分である。出力端子台２４０は、インバータ７，８を構成する複数のパワーモジュール１１０に接続される複数のバスバー２４１と、これらバスバー２４１を保持するハウジング２４２を有している。バスバー２４１は、出力端子と称されることがある。バスバー２４１は、出力配線１５の少なくとも一部を構成している。出力端子台２４０は、筐体２２０のＹ方向の側壁のひとつに隣接して配置されている。この側壁には開口部２２０ｂが形成されており、出力端子台２４０は開口部２２０ｂを通じてモータジェネレータ３，４の三相巻線との電気的な接続が可能となっている。
バスバー２４１は、ハウジング２４２から、開口部２２０ｂを有する側壁とは反対側に突出している。バスバー２４１の突出部分は、図４６に示したように、ＺＸ平面において略Ｌ字状をなしている。バスバー２４１のそれぞれは、上記した接続態様で、対応するパワーモジュール１１０の出力バスバー１５０に接続されている。
リアクトルモジュール２５０は、コンバータ６のリアクトルＲ１，Ｒ２を構成している。リアクトルモジュール２５０は、Ｙ方向において、コンデンサモジュール２６０と並んで配置されている。リアクトルモジュール２５０は、Ｙ方向において、たとえば入力端子台２３０の隣りに配置されている。Ｘ方向において、リアクトルモジュール２５０及びコンデンサモジュール２６０と、出力端子台２４０との間に、パワーモジュール１１０が配置されている。
リアクトルモジュール２５０は、図示しない複数の端子を有している。リアクトルモジュール２５０は、端子のひとつを介して、ＶＬライン１２Ｌを構成する配線部材と電気的に接続されている。リアクトルモジュール２５０は、端子の他のひとつ及び昇圧配線１４を構成するバスバー２５１を介して、コンバータ６を構成するパワーモジュール１１０の出力バスバー１５０と電気的に接続されている。バスバー２５１と出力バスバー１５０の接続態様は、バスバー２４１及び出力バスバー１５０と同様となっている。バスバー２５１は、端子部２５１ａ及び延設部２５１ｂを有している。端子部２５１ａは、出力バスバー１５０の端子部１５６ａに接続されている。延設部２５１ｂは、経路の途中に屈曲部位を有している。屈曲部位よりも端子部２５１ａ側の部分が、Ｚ方向に延設されている。バスバー２４１，２５１が、電力変換装置５の導電部材に相当する。
コンデンサモジュール２６０は、平滑コンデンサＣ２及びフィルタコンデンサＣ３を構成している。コンデンサモジュール２６０は、たとえばフィルムコンデンサをケース内に収容してなる。Ｘ方向において、コンデンサモジュール２６０と入力端子台２３０との間に、リアクトルモジュール２５０が配置されている。Ｙ方向において、コンデンサモジュール２６０と出力端子台２４０との間に、パワーモジュール１１０が配置されている。
コンデンサモジュール２６０は、図示しない複数の端子を有している。コンデンサモジュール２６０は、上記したＶＨライン１２Ｈ、ＶＬライン１２Ｌ、Ｎライン１３のそれぞれに対応する端子を有している。コンデンサモジュール２６０は、端子のひとつを介して、ＶＨライン１２Ｈを構成する配線部材と電気的に接続されている。コンデンサモジュール２６０は、端子の他のひとつを介して、ＶＬライン１２Ｌを構成する配線部材と電気的に接続されている。コンデンサモジュール２６０は、端子の他のひとつを介して、Ｎライン１３を構成する配線部材と電気的に接続されている。
このように、本実施形態では、パワーモジュール１１０の出力バスバー１５０が、被検出部１５５に連なり、被検出部１５５とは異なる方向に延設された屈曲部１５６を有している。よって、屈曲部を有さない構成、すなわち、被検出部からＸ方向に延びる構成に較べて、パワーモジュール１１０、ひいては電力変換装置５の体格の増大を抑制することができる。
図４８は、パワーモジュールの参考例を示す断面図である。図４８において、本実施形態の要素と同一又は関連する要素について、本実施形態の符号の末尾にｒを付け加えて示している。図４８では、ある時点における電流の流れを破線矢印で示している。また、電流による磁界を一点鎖線で示している。磁界は電流を中心として同心円状に生じるが、図４８では、分かりやすくするために同心円をずらして図示している。
図４８に示すパワーモジュール１１０ｒも、出力バスバー１５０ｒが、被検出部１５５ｒと、屈曲部１５６ｒを有している。屈曲部１５６ｒの先端にバスバー２４１ｒが接続されている。バスバー２４１ｒは、Ｚ方向であって被検出部１５５から離れる方向に延設されている。したがって、電流センサ２００ｒの図示しない磁電変換素子には、被検出部１５５ｒに流れる電流による磁界だけでなく、屈曲部１５６ｒに流れる電流による磁界も作用する。このため、電流センサ２００による電流の検出精度が低下する虞がある。
これに対し、本実施形態では、屈曲部１５６が、バスバー２４１が接続される端子部１５６ａと、端子部１５６ａから被検出部１５５側に延び、端子部１５６ａとともにバスバー２４１と対向する対向部１５６ｂを有している。図４９に示すように、端子部１５６ａに端子部２４１ａが接続された状態で、端子部１５６ａ及び対向部１５６ｂと、端子部２４１ａ及び延設部２４１ｂの一部とは、折り返し構造となっている。このため、互いに略逆向きの電流が流れる。
したがって、端子部１５６ａ及び対向部１５６ｂに流れる電流による磁界を、端子部２４１ａ及び延設部２４１ｂの一部に流れる電流による磁界によって相殺することができる。この結果、屈曲部１５６を有しつつ、屈曲部１５６に流れる電流による磁界が電流センサ２００に作用するのを抑制することができる。よって、電流センサ２００は、被検出部１５５に流れる電流を精度良く検出することができる。なお、バスバー２４１について説明したが、バスバー２５１についても同様である。図４９では、図４８同様、電流を破線矢印で示し、磁界を一点鎖線で示している。
以上により、本実施形態のパワーモジュール１１０及び電力変換装置５によれば、体格の増大を抑制しつつ、それにより生じ得る電流検出精度の低下を抑制することができる。
上記したように、対向部１５６ｂは、屈曲部１５６において、端子部１５６ａを除く部分の少なくとも一部に設けられれば良い。たとえば図５０に示す例のようにしてもよい。図５０では、屈曲部１５６において、端子部１５６ａを除く部分の一部のみが対向部１５６ｂとされている。出力バスバー１５０とバスバー２４１とで、対応する端子部１５６ａ，２４１ａを含むＺ方向の延設長さが異なっている。具体的には、対向部１５６ｂ及び端子部１５６ａの延設長さが、屈曲部位２４１ｂ１よりも端子部２４１ａ側の延設部２４１ｂ及び端子部２４１ａの延設長さよりも長くされている。図５０に示す構成によっても、出力バスバー１５０とバスバー２４１との対向部分において、磁界を相殺することができる。これにより、図４８に示した構成に較べて、電流センサ２００による電流の検出精度の低下を抑制することができる。
しかしながら、屈曲部１５６の一部が、バスバー２４１のＺ方向延設部分と対向していない。このため、屈曲部１５６の非対向部を流れる電流による磁界が、電流センサ２００に作用することが考えられる。よって、図４６及び図４９に示したように、出力バスバー１５０とバスバー２４１とで、対応する端子部１５６ａ，２４１ａを含むＺ方向の延設長さが、互いに略等しくされた構成が好ましい。具体的には、屈曲部位２４１ｂ１よりも端子部２４１ａ側の延設部２４１ｂ及び端子部２４１ａの延設長さが、対向部１５６ｂ及び端子部１５６ａの延設長さと、略等しくされた構成とするとよい。これによれば、出力バスバー１５０及びバスバー２４１は、Ｚ方向延設部分のほぼ全長において互いに対向している。非対向部が存在しないか、存在しても僅かである。したがって、検出対象以外の磁界が電流センサ２００に作用するのを、より効果的に抑制することができる。これにより、電流検出精度をさらに向上することができる。
なお、図５０では、バスバー２４１について示したが、バスバー２５１についても同様の構成を採用できる。また、図５０では、Ｚ方向延設部分において、出力バスバー１５０（屈曲部１５６）のほうがバスバー２４１よりも長い例を示したが、これに限定されない。屈曲部位２４１ｂ１よりも端子部２４１ａ側の部分の延設長さが、屈曲部１５６の延設長さよりも長くされた構成としてもよい。
上記したパワーモジュール１１０が適用される例として電力変換装置５を示したが、これに限定されない。すなわち、出力バスバー１５０に接続される他の部材は、電力変換装置５を構成する要素に限定されない。他の部材は、パワーモジュール１１０を備える装置において、パワーモジュール１１０とは別の要素である。
たとえば図５１に示す例では、パワーモジュール１１０が回転電機ユニット２９０に適用されている。回転電機ユニット２９０は、たとえば上記したモータジェネレータ３と、平滑コンデンサＣ２と、インバータを構成する３つのパワーモジュール１１０を備えている。回転電機ユニット２９０は、コンバータ６と、フィルタコンデンサＣ３を備えていない。平滑コンデンサＣ２とパワーモジュール１１０により電力変換装置が構成されており、この電力変換装置が、モータジェネレータ３と一体化されている。パワーモジュール１１０は、図４６に示した構造をなしている。
モータジェネレータ３は、図示しない固定子及び回転子を収容するハウジング３００と、カバー３０１を備えている。ハウジング３００の外面には、凹部３００ａが形成されている。平滑コンデンサＣ２及びパワーモジュール１１０は、凹部３００ａに収容されている。そして、平滑コンデンサＣ２及びパワーモジュール１１０が収容された状態で、凹部３００ａは、カバー３０１により閉塞されている。符号３００ｂは、ハウジング３００において、モータジェネレータ３の回転軸の端部周りに設けられた筒部である。
本実施形態では、相ごとに平滑コンデンサＣ２が分けられている。また、相ごとに凹部３００ａが形成されている。ハウジング３００の凹部３００ａのひとつには、平滑コンデンサＣ２と、Ｕ相の上下アーム回路１０を構成するパワーモジュール１１０が収容されている。凹部３００ａの他のひとつには、平滑コンデンサＣ２と、Ｖ相の上下アーム回路１０を構成するパワーモジュール１１０が収容されている。凹部３００ａの他のひとつには、平滑コンデンサＣ２と、Ｗ相の上下アーム回路１０を構成するパワーモジュール１１０が収容されている。図５１では、凹部３００ａ内の構造を示すため、便宜上、真ん中に配置されたＶ相のパワーモジュール１１０に対応するカバー３０１を一点鎖線で示している。残りの二相については、カバー３０１を実線で示している。
モータジェネレータ３は、ハウジング内に収容された固定子の巻線と、パワーモジュール１１０の出力バスバー１５０とを電気的に接続する配線部材を備えている。この配線部材は、バスバー３０２を含んでいる。バスバー３０２は、ハウジング３００に保持されており、一端が凹部３００ａ内に突出している。そして、凹部３００ａ内において、バスバー３０２は出力バスバー１５０に接続されている。パワーモジュール１１０の出力バスバー１５０とバスバー３０２との接続態様は、上記した出力バスバー１５０とバスバー２４１，２５１との接続態様と同等である。
バスバー３０２は、たとえば凹部３００ａの側面から、凹部３００ａ内に突出している。バスバー３０２の突出部分は、略Ｌ字状をなしている。バスバー３０２は、バスバー２４１同様、端部に設けられた端子部３０２ａと、端子部３０２ａから延びる延設部３０２ｂを有している。端子部３０２ａは、出力バスバー１５０の端子部１５６ａに接続されている。延設部３０２ｂは、図示しない屈曲部位を有しており、屈曲部位よりも端子部３０２ａ側の部分が一方向に延設されており、端子部１５６ａ及び対向部１５６ｂと対向している。したがって、磁界の相殺により、体格の増大を抑制しつつ、電流検出精度の低下を抑制することができる。
また、図４６同様、バスバー３０２における屈曲部位よりも端子部３０２ａ側の延設部３０２ｂ及び端子部３０２ａの延設長さと、対向部１５６ｂ及び端子部１５６ａの延設長さとを略等しくすることで、電流検出精度をさらに向上することができる。
（第５実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、駆動基板１６０の配置を、先行実施形態とは異ならせている。
図５２～図５４に示すパワーモジュール１１０も、半導体装置２０と、冷却器１２０と、コンデンサＣ１と、Ｐバスバー１３０と、Ｎバスバー１４０と、出力バスバー１５０と、駆動基板１６０と、ケース１８７と、封止材１８８と、電流センサ２００を備えている。この実施形態でも、コンデンサＣ１は、Ｐバスバー１３０、Ｎバスバー１４０、及び出力バスバー１５０とともに、コンデンサユニット１９０をなしている。図５２では、便宜上、封止材１８８を省略して図示している。図５３及び図５４では、パワーモジュール１１０を構成する要素を簡素化して図示している。
ケース１８７は、図５２に示すように筒の一部に設けられた開口部１８７ｉを有している。開口部１８７ｉは、図５４に示すように、筒を内周面１８７ｇから外周面１８７ｈにわたって貫通している。平面略矩形環状をなすケース１８７において、長手側の壁面に開口部１８７ｉが設けられている。開口部１８７ｉは、Ｙ方向における一方の壁面に設けられている。開口部１８７ｉは、開口部１８７ａに連なっている。開口部１８７ｉは、切り欠き部、貫通部と称することもできる。先行実施形態同様、ケース１８７内には、半導体装置２０の少なくとも一部、冷却器１２０の一部、コンデンサＣ１、各バスバー１３０，１４０，１５０それぞれの一部が配置されている。
半導体装置２０は、先行実施形態同様、冷却器１２０の熱交換部１２３の間に配置されている。本実施形態でも、上アーム１０Ｕを構成する半導体装置２０Ｕと、下アーム１０Ｌを構成する半導体装置２０ＬがＸ方向に並んで配置されている。そして、２つの半導体装置２０Ｕ，２０Ｌが２つの熱交換部１２３によって挟まれている。主端子７０（７０Ｃ，７０Ｅ）は、Ｙ方向に延設されている。信号端子８０は、Ｙ方向であって主端子７０Ｃ，７０Ｅとは反対側に延設されている。信号端子８０は、Ｙ方向に沿って延び、開口部１８７ｉを通じてケース１８７の外まで延設されている。
熱交換部１２３のひとつには、閉塞プレート１２７が一体的に設けられている。先行実施形態同様、閉塞プレート１２７によって開口部１８７ａを塞ぐように、冷却器１２０がケース１８７に組み付けられている。この実施形態でも、開口部１８７ａ側の端面１８７ｅに、内周側が低い段差が設けられている。端面１８７ｅの段差部分に閉塞プレート１２７の外周縁部が配置され、この配置状態で冷却器１２０がケース１８７に固定されている。
コンデンサユニット１９０は、ケース１８７内において、冷却器１２０上に配置されている。コンデンサユニット１９０は、閉塞プレート１２７が設けられていない側の熱交換部１２３に対して、半導体装置２０とは反対側に配置されている。Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１４０の共通配線部１３２，１４２は、Ｘ方向の一端側において、貫通孔１８７ｃを通じてケース１８７外へ突出している。共通配線部１３２，１４２は、Ｚ方向において熱交換部１２３とは反対側に延設されている。出力バスバー１５０は、Ｐバスバー１３０及びＮバスバー１４０とは反対側の端部において、貫通孔１８７ｃを通じてケース１８７外へ突出している。出力バスバー１５０の突出部分も、Ｚ方向において熱交換部１２３とは反対側に延設されている。
ケース１８７内において、コンデンサユニット１９０のＰバスバー１３０は、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｃと電気的に接続されている。Ｎバスバー１４０は、半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｅと電気的に接続されている。出力バスバー１５０は、半導体装置２０Ｕの主端子７０Ｅ及び半導体装置２０Ｌの主端子７０Ｃと電気的に接続されている。
電流センサ２００の少なくとも一部は、ケース１８７の外（貫通孔１８７ｃの近傍）に配置されている。電流センサ２００のセンサ本体部２０１は、出力バスバー１５０の近傍に配置されている。センサ本体部２０１は、出力バスバー１５０の突出部分を含むＺ方向の延設部と、コンデンサＣ１との間に配置されている。センサ本体部２０１は、たとえばケース１９１に固定されてもよい。リード２０２は、信号端子８０と同じ方向に延設されている。リード２０２は、たとえばケース１８７の外でＹ方向に延びている。リード２０２は、信号端子８０と同じ方向に延設されている。
駆動基板１６０は、平面略矩形状をなすケース１８７に対して、長手側の壁面のひとつに配置されている。駆動基板１６０は、開口部１８７ｉを閉塞するように、外周面１８７ｈに配置された状態で、ケース１８７に固定されている。駆動基板１６０は、その板厚方向がＹ方向と略平行となるように配置されている。駆動基板１６０は、ねじ締結、接着等によって、ケース１８７に固定されている。
駆動基板１６０には、信号端子８０およびリード２０２が電気的に接続されている。信号端子８０は、たとえば駆動基板１７０に挿入実装されている。リード２０２は、駆動基板１６０の凸部１６１に挿入実装されている。
封止材１８８は、ケース１８７内に充填されて、半導体装置２０及びコンデンサＣ１の少なくとも一部を封止している。この実施形態でも、封止材１８８は、半導体装置２０が備えるすべての主端子７０を一体的に覆うように、主端子７０の周辺のみに配置されている。封止材１８８は、主端子７０Ｃ，７０Ｅの間に介在している。
このように、本実施形態では、駆動基板１６０が、半導体装置２０と熱交換部１２３（冷却器１２０）との積層方向であるＺ方向ではなく、積層方向に直交する一方向（Ｙ方向）に配置されている。駆動基板１６０の板厚方向は、Ｙ方向に略平行とされている。そして、半導体装置２０の信号端子８０は、駆動基板１６０に接続されている。信号端子８０は、屈曲部を有することなく、Ｙ方向に延びて駆動基板１６０に接続されている。
このような配置により、信号端子８０の長さ、すなわち半導体チップ４０（パッド４３）と駆動基板１６０とを電気的に接続する配線長、を短くすることができる。よって、駆動信号が入力される配線のインダクタンスを低減することができる。これにより、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング速度を高速化し、損失を低減することができる。
なお、ケース１８７内に封止材１８８を配置する例を示したが、これに限定されない。封止材１８８を備えない構成としてもよい。封止材１８８を用いる場合にも、上記した配置に限定されない。
パワーモジュール１１０がケース１８７を備える例を示したが、これに限定されない。ケース１８７を備えない構成としてもよい。パワーモジュール１１０は、半導体装置２０、冷却器１２０、コンデンサＣ１、Ｐバスバー１３０、Ｎバスバー１４０、出力バスバー１５０、および駆動基板１６０を少なくとも備えればよい。
（その他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。
電力変換装置５において、パワーモジュール１１０の一部が、冷却器１２０とは別の、パワーモジュール１１０の外部に配置された外部冷却器の流路に挿入され、冷媒に浸漬される構成としてもよい。たとえば、Ｙ方向において、パワーモジュール１１０の一部分のみを浸漬させてもよい。具体的には、側面１８４から半導体装置２０及びコンデンサＣ１の配置部分までを浸漬させ、側面１８３は浸漬されない構成としてもよい。この場合、出力バスバー１５０については、側面１８３から突出するように保護部材１８０内で引き回せばよい。
電力変換装置５が、多相のコンバータ６、モータジェネレータ３，４用のインバータ７，８、平滑コンデンサＣ２、及びフィルタコンデンサＣ３を構成する例をしめしたが、これに限定されない。たとえばコンバータ６としては、多相に限定されず、単層でもよい。
Ｚ方向において、コンデンサＣ１、冷却器１２０の熱交換部１２３、半導体装置２０がＺ方向に並んで配置される例を示したが、これに限定されない。コンデンサＣ１は、半導体装置２０の近傍に配置されればよい。たとえば図４５に示すように、半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの並び方向であるＸ方向において、コンデンサＣ１が半導体装置２０と並んで配置されてもよい。コンデンサＣ１は、Ｚ方向における一面側に正極端子を有し、一面とは反対の面側に負極端子を有している。
Ｐバスバー１３０は、接続部１３１、共通配線部１３２、並列配線部１３３、及び接続部１３７を有している。共通配線部１３２は、接続部１３１を兼ねている。並列配線部１３３は、共通配線部１３２から、コンデンサＣ１の表面に沿ってＺ方向に延設されている。そして、Ｚ方向においてコンデンサＣ１の途中で屈曲し、Ｘ方向であってコンデンサＣ１から遠ざかる方向に延設されている。並列配線部１３３は、Ｘ方向延設部のＹ方向の一端から、Ｚ方向であって主端子７０Ｃ，７０Ｅ側に延びる部分を有している。接続部１３７は、並列配線部１３３の先端に設けられている。
Ｎバスバー１４０は、Ｐバスバー１３０同様の構造となっている。Ｎバスバー１４０は、接続部１４１、共通配線部１４２、並列配線部１４３、及び接続部１４７を有している。共通配線部１４２は、接続部１４１を兼ねている。並列配線部１４３は、共通配線部１４２から、コンデンサＣ１の表面に沿ってＺ方向に延設されている。そして、Ｚ方向においてコンデンサＣ１の途中で屈曲し、Ｘ方向であってコンデンサＣ１から遠ざかる方向に延設されている。並列配線部１４３は、Ｘ方向延設部のＹ方向の一端から、Ｚ方向であって主端子７０Ｃ，７０Ｅ側に延びる部分を有している。接続部１４７は、並列配線部１４３の先端に設けられている。並列配線部１３３，１４３において、Ｘ方向延設部が互いに対向配置されている。並列配線部１３３，１４３において、接続部１３７，１４７が連なるＺ方向延設部が互いに対向している。
図４５でも、パワーモジュール１１０を構成する要素として、半導体装置２０（２０Ｕ，２０Ｌ）、Ｐバスバー１３０、Ｎバスバー１４０、及びコンデンサＣ１を示している。パワーモジュール１１０は、これら要素とともに、冷却器１２０、出力バスバー１５０、駆動基板１６０、及び保護部材１８０の少なくともひとつを備えてもよい。
１０…上下アーム回路、１０Ｌ…下アーム、１０Ｕ…上アーム、１１…並列回路、１１Ｎ…共通配線（下電力配線）、１１Ｐ…共通配線（上電力配線）、１１Ｎａ…下配線、１１Ｎｂ…第１配線部、１１Ｎｃ…第２配線部、１１Ｐａ…上配線、１１Ｐｂ…第１配線部、１１Ｐｃ…第２配線部、１２…Ｐライン（電力ライン）、１２Ｈ…ＶＨライン、１２Ｌ…ＶＬライン、１３…Ｎライン（電力ライン）、２０，２０Ｕ，２０Ｌ…半導体装置、７０Ｃ、７０Ｅ…主端子、８０…信号端子、１１０…パワーモジュール、１２０…冷却器、１２１…供給管、１２２…排出管、１２３…熱交換部、１２３ａ…突起部、１２７…閉塞プレート、１３０…Ｐバスバー、１３１，１３７…接続部、１３２…共通配線部、１３３…並列配線部、１３３ａ…溶接部、１３８…繋ぎ部、１４０…Ｎバスバー、１４１，１４７…接続部、１４２…共通配線部、１４３…並列配線部、１４８…繋ぎ部、１５０…出力バスバー（出力配線）、１５４ｎ、１５４ｐ…対向部、１５５…被検出部、１５５ａ…貫通部、１５５ｂ…一面、１５５ｃ…裏面、１５６…屈曲部、１５６ａ…端子部、１５６ｂ…対向部、１６０…駆動基板、１６１…凸部、１７０…外部接続端子、１８０…保護部材、１８７…ケース、１８７ａ，１８７ｂ，１８７ｉ…開口部、１８７ｃ，１８７ｆ…貫通孔、１８７ｄ，１８７ｅ…端面、１８７ｇ…内周面、１８７ｈ…外周面、１８８…封止材、１９０…コンデンサユニット、１９１…ケース、１９１ａ…凹部、２００…電流センサ、２０１…センサ本体部、２０２…リード、２２０…筐体、２２０ａ，２２０ｂ…開口部、２３０…入力端子台、２４０…出力端子台、２４１…バスバー、２４１ａ…端子部、２４１ｂ…延設部、２４１ｂ１…屈曲部位、２４２…ハウジング、２５０…リアクトルモジュール、２５１…バスバー、２５１ａ…端子部、２５１ｂ…延設部、２６０…コンデンサモジュール、２９０…回転電機ユニット、３００…ハウジング、３００ａ…凹部、３００ｂ…筒部、３０２…バスバー、３０２ａ…端子部、３０２ｂ…延設部、Ｃ１…コンデンサ、Ｃ２…平滑コンデンサ、Ｎｎ，Ｎｐ…接続点

Claims (11)

  1. 複数の上下アーム回路（１０）が並列して電力ライン（１２、１３）に接続されてなる電力変換装置（５）に適用されるパワーモジュールであって、
    前記上下アーム回路と、
    前記上下アーム回路に並列接続されたコンデンサ（Ｃ１）と、
    前記上下アーム回路を構成する上アーム（１０Ｕ）及び前記コンデンサの正極端子を接続する上配線（１１Ｐａ）と、
    前記上下アーム回路を構成する下アーム（１０Ｌ）及び前記コンデンサの負極端子を接続する下配線（１１Ｎａ）と、
    前記電力ラインに接続される電力配線であって、前記電力ラインのうち高電位側のライン及び前記上配線を接続する上電力配線（１１Ｐ）、及び、前記電力ラインのうち低電位側のライン及び前記下配線を接続する下電力配線（１１Ｎ）と、
    前記上アームが有する主端子（７０Ｅ）及び前記下アームが有する主端子（７０Ｃ）を接続する出力配線（１５０）と、を備え、
    前記出力配線は、前記上配線及び前記下配線のそれぞれと対向する対向部（１５４ｐ、１５４ｎ）を有し、前記上配線と対向する対向部（１５４ｐ）と前記下配線と対向する対向部（１５４ｎ）とは、前記出力配線の異なる位置に設けられる、パワーモジュール。
  2. 前記上アームは、前記上配線に接続される主端子（７０Ｃ）を複数有し、
    前記下アームは、前記下配線に接続される主端子（７０Ｅ）を複数有する請求項１に記載のパワーモジュール。
  3. 前記上電力配線及び前記下電力配線は互いに対向配置されている請求項１又は２に記載のパワーモジュール。
  4. 前記上下アーム回路は、半導体装置（２０，２０Ｕ，２０Ｌ）を含んで構成されており、
    開口端（１８７ａ，１８７ｂ）を有し、前記半導体装置及び前記コンデンサを収容する筒状のケース（１８７）と、
    前記半導体装置（２０，２０Ｕ，２０Ｌ）を冷却する冷却器（１２０）と、
    前記半導体装置に駆動信号を出力する駆動基板（１６０）と、
    前記開口端のひとつが前記冷却器及び前記駆動基板の少なくとも一方によって閉塞された状態で前記ケース内に充填され、前記半導体装置及び前記コンデンサの少なくとも一部を封止する封止材（１８８）と、をさらに備える請求項１～３のいずれか１つに記載のパワーモジュール。
  5. 前記上下アーム回路は、半導体装置（２０，２０Ｕ，２０Ｌ）を含んで構成されており、
    前記半導体装置（２０，２０Ｕ，２０Ｌ）に積層され、前記半導体装置を冷却する冷却器（１２０）と、
    前記積層の方向に対して直交する一方向に配置され、前記半導体装置に駆動信号を出力する駆動基板（１６０）と、をさらに備え、
    前記半導体装置は、前記一方向に延設されて前記駆動基板に接続され、前記駆動信号が入力される信号端子（８０）を有する請求項１～３のいずれか１つに記載のパワーモジュール。
  6. 前記上配線及び前記下配線は、対応する前記電力配線との接続点から前記上下アーム回路の対応するアームまでの第１配線部（１１Ｐｂ，１１Ｎｂ）と、前記接続点から前記コンデンサの対応する端子までの第２配線部（１１Ｐｃ，１１Ｎｃ）と、をそれぞれ有し、
    前記上配線及び前記下配線の少なくとも一方において、前記第１配線部の配線抵抗が、前記第２配線部の配線抵抗よりも小さくされている請求項１～５のいずれか１つに記載のパワーモジュール。
  7. 前記電力ラインと、
    請求項１～６のいずれか１つに記載の前記パワーモジュールと、を備え、
    前記パワーモジュールが各相それぞれに設けられている電力変換装置。
  8. 前記各相のうち第１相に設けられた前記パワーモジュールを第１パワーモジュールとし、
    前記各相のうち第２相に設けられた前記パワーモジュールを第２パワーモジュールとし、
    前記第１パワーモジュールにおける、前記正極端子から前記上アームまでの電気経路のインピーダンスを相内上インピーダンスとし、
    前記第１パワーモジュールに係る前記正極端子から、前記第２パワーモジュールに係る前記上アームまでの電気経路のインピーダンスを相間上インピーダンスとし、
    前記相間上インピーダンスが前記相内上インピーダンスより大きい請求項７に記載の電力変換装置。
  9. 前記各相のうち第１相に設けられた前記パワーモジュールを第１パワーモジュールとし、
    前記各相のうち第２相に設けられた前記パワーモジュールを第２パワーモジュールとし、
    前記第１パワーモジュールにおける、前記負極端子から前記下アームまでの電気経路のインピーダンスを相内下インピーダンスとし、
    前記第１パワーモジュールに係る前記負極端子から、前記第２パワーモジュールに係る前記下アームまでの電気経路のインピーダンスを相間下インピーダンスとし、
    前記相間下インピーダンスは前記相内下インピーダンスより大きい請求項７または８に記載の電力変換装置。
  10. 前記上下アーム回路に並列に接続され、前記電力ラインの電圧を平滑化する平滑コンデンサ（Ｃ２）を備える請求項７～９のいずれか１つに記載の電力変換装置。
  11. 前記コンデンサの容量は、前記平滑コンデンサの容量より小さい請求項１０に記載の電力変換装置。
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