本發(fā)明涉及具備逆變器電路和夾著逆變器電路的一對(duì)導(dǎo)體的功率模塊。

背景技術(shù)：

以往，作為用于對(duì)搭載于混合動(dòng)力車輛的驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)等供給電力的功率模塊，提出了具備逆變器電路的功率模塊，該逆變器電路具有多個(gè)半導(dǎo)體元件(例如包括IGBT等功率半導(dǎo)體在內(nèi)的元件)。

逆變器電路是將所輸入的直流電力變換為交流電力而輸出的電子電路。具體而言，作為一個(gè)例子，逆變器電路具備連接于高電壓側(cè)的輸入母線的半導(dǎo)體元件(上支路)及連接于低電壓側(cè)的輸入母線的半導(dǎo)體元件(下支路)以及從連接這些元件的導(dǎo)電路徑分支而延伸的輸出母線(中點(diǎn)端子)。半導(dǎo)體元件一般具有開關(guān)元件以及與開關(guān)元件反向并聯(lián)連接的二極管。逆變器電路通過使各開關(guān)元件在特定的定時(shí)(例如依照PWM控制)進(jìn)行開閉，從而實(shí)現(xiàn)上述電力變換。

以往的功率模塊之一(以下稱為“以往模塊”)具有的逆變器電路具有如下構(gòu)造：在同一平面上排列配置有多個(gè)半導(dǎo)體元件(IGBT)，并且不經(jīng)由母線而直接連接鄰接的半導(dǎo)體元件的各端子(上支路的集電極端子、下支路的發(fā)射極端子)。通過該構(gòu)造，以往模塊不使用母線就能構(gòu)成逆變器電路，所以能夠減小模塊的大小(例如所謂PCU的投影面積)(參照例如專利文獻(xiàn)1)。

以下，為方便起見，將高電壓側(cè)的輸入母線稱為“正極母線”，將低電壓側(cè)的輸入母線稱為“負(fù)極母線”，將連接于正極母線的半導(dǎo)體元件(上支路)和連接于負(fù)極母線的半導(dǎo)體元件(下支路)的組合稱為“元件對(duì)”。

現(xiàn)有專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2012-190833號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

電子電路一般具有電路所包含的各種電子部件以及電路自身的構(gòu)造等所引起的寄生電感(浮地電感)。寄生電感使電路產(chǎn)生伴隨電流的變化的浪涌電壓(在阻止電流的變化的方向上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì))，所以成為電路中的能量損失的一個(gè)原因。特別是在功率模塊具備的逆變器電路中，在開閉半導(dǎo)體元件時(shí)，伴隨半導(dǎo)體元件中的二極管的恢復(fù)過程(反向恢復(fù)過程)所引起的恢復(fù)電流的增減，有時(shí)在電路中產(chǎn)生大的浪涌電壓(詳細(xì)后述)。

另一方面，根據(jù)提高應(yīng)用有功率模塊的系統(tǒng)整體的能量效率(例如混合動(dòng)力車輛的燃油效率)的觀點(diǎn)，最好是逆變器電路的動(dòng)作頻率高。但是，一般而言，逆變器電路的動(dòng)作頻率越高，開閉半導(dǎo)體元件時(shí)的恢復(fù)電流的時(shí)間變化率越高，在電路中產(chǎn)生的浪涌電壓增大。也就是說，逆變器電路中的寄生電感可成為妨礙功率模塊的高速化的一個(gè)原因。因此，最好是盡可能地減少逆變器電路(甚至功率模塊整體)中的寄生電感。

在以往模塊中，未特別考慮逆變器電路的寄生電感，而直接連接了從各半導(dǎo)體元件延伸出的端子。因此，可以認(rèn)為即使通過母線的排除而使以往模塊小型化了，以往模塊的寄生電感也未必減少。

鑒于上述課題，本發(fā)明的目的在于提供一種具備能夠減少寄生電感的結(jié)構(gòu)的功率模塊。

用于解決上述課題的本發(fā)明的功率模塊具備逆變器電路和夾著所述逆變器電路的“一對(duì)導(dǎo)體”。

該逆變器電路具有：

“正極母線、負(fù)極母線及多個(gè)輸出母線”，從由所述一對(duì)導(dǎo)體夾著的區(qū)域的外側(cè)向內(nèi)側(cè)延伸；以及

“多個(gè)元件對(duì)”，設(shè)置于所述區(qū)域的內(nèi)側(cè)，該元件對(duì)的各個(gè)具有將與所述正極母線連接的半導(dǎo)體元件和與所述負(fù)極母線連接的半導(dǎo)體元件經(jīng)由所述輸出母線的各個(gè)而連接的結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體元件的各個(gè)包括開關(guān)元件及與所述開關(guān)元件反向并聯(lián)連接的二極管。

進(jìn)而，在該逆變器電路中，

“由所述正極母線、所述元件對(duì)以及所述負(fù)極母線界定的導(dǎo)電路徑”的各個(gè)具有在所述區(qū)域的內(nèi)側(cè)面對(duì)所述一對(duì)導(dǎo)體的環(huán)狀的形狀。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在電流(恢復(fù)電流)以通過具有“環(huán)狀的形狀”的“導(dǎo)電路徑”的方式流動(dòng)時(shí)，在面對(duì)該導(dǎo)電路徑的“一對(duì)導(dǎo)體”的雙方中產(chǎn)生朝與該電流相反方向流動(dòng)的渦電流。而且，起因于這些渦電流而產(chǎn)生的磁通抵消起因于通過導(dǎo)電路徑的電流而產(chǎn)生的磁通。即，抑制了導(dǎo)電路徑的周邊的磁通變化。進(jìn)而，“導(dǎo)電路徑”與“多個(gè)元件對(duì)”的各個(gè)對(duì)應(yīng)地(即以與元件對(duì)相同的數(shù)量)存在，產(chǎn)生對(duì)這多個(gè)“導(dǎo)電路徑”的全部(即在逆變器電路的整體中)抑制磁通變化的現(xiàn)象。其結(jié)果是，逆變器電路中的表觀上的寄生電感減少，并且在將功率模塊整體視為一個(gè)系統(tǒng)的情況下的該系統(tǒng)的寄生電感減少。

以下，更詳細(xì)地說明上述寄生電感的減少效果。

功率模塊在將輸入端子(正極母線以及負(fù)極母線)連接到外部電源并且將輸出端子(輸出母線)連接到電動(dòng)機(jī)等外部負(fù)載的基礎(chǔ)上，使逆變器電路動(dòng)作。在進(jìn)行該動(dòng)作時(shí)，起因于外部負(fù)載等具有的電感分量，有時(shí)在輸出端子(輸出母線)中的電壓與外部負(fù)載中的電壓之間產(chǎn)生相位差。在該情況下，通過輸出端子(輸出母線)的電流的流向由該相位差所引起的電位差決定(電流從高電位側(cè)向低電位側(cè)流動(dòng))。因此，元件對(duì)的開關(guān)狀態(tài)(兩個(gè)半導(dǎo)體元件中哪一個(gè)是ON哪一個(gè)是OFF)和實(shí)際通過輸出端子(輸出母線)的電流的流向(是向逆變器電路流入的流向還是從逆變器電路流出的流向)未必一對(duì)一對(duì)應(yīng)。

例如，在“與正極母線連接的半導(dǎo)體元件”是ON(上支路是導(dǎo)通狀態(tài))并且“與負(fù)極母線連接的半導(dǎo)體元件”是OFF(下支路是切斷狀態(tài))的情況下，在電流向輸出母線“流入”時(shí)，該電流通過與正極母線連接的半導(dǎo)體元件(上支路)中的“二極管”而流向電源。此時(shí)，對(duì)二極管施加有正向偏置，所以二極管的耗盡層縮小。之后，在切換元件對(duì)的開關(guān)狀態(tài)(在上支路成為OFF，下支路成為ON)后，對(duì)上述二極管施加反向偏置。盡管二極管具有在反向偏置時(shí)切斷電流的性質(zhì)，但在直至正向偏置時(shí)縮小了的耗盡層再次充分?jǐn)U大的期間(反向恢復(fù)過程)中，反向偏置方向的電流通過二極管。該電流一般被稱為恢復(fù)(Recovery)電流，以使“由所述正極母線、所述元件對(duì)以及所述負(fù)極母線界定的導(dǎo)電路徑”短路的方式流動(dòng)。

進(jìn)而，該導(dǎo)電路徑在“被一對(duì)導(dǎo)體夾著的區(qū)域”的“內(nèi)側(cè)”具有“面對(duì)一對(duì)導(dǎo)體的環(huán)狀的形狀”。因此，在恢復(fù)電流在該導(dǎo)電路徑中流動(dòng)時(shí)，由于電磁感應(yīng)效應(yīng)，在雙方的導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生朝與恢復(fù)電流“反向”流動(dòng)的渦電流。這些渦電流沿著導(dǎo)電路徑產(chǎn)生，具有與導(dǎo)電路徑的形狀(環(huán)狀的形狀)對(duì)應(yīng)的形狀。進(jìn)而，這些渦電流產(chǎn)生的磁通的方向與恢復(fù)電流產(chǎn)生的磁通的方向是“反向”的。因此，恢復(fù)電流所引起的磁通被這些渦電流所引起的磁通抵消。另外，這些渦電流以夾著導(dǎo)電路徑的方式產(chǎn)生在導(dǎo)電路徑的兩側(cè)，所以相比于僅在導(dǎo)電路徑的單側(cè)產(chǎn)生渦電流的情況，能夠更可靠地抵消由恢復(fù)電流所引起的磁通。

因此，即使在恢復(fù)電流在“導(dǎo)電路徑”中流動(dòng)的情況下，由于該電流所引起的磁通被渦電流抵消，所以也會(huì)抑制與導(dǎo)電路徑交鏈的磁通數(shù)的變化。其結(jié)果，相比于不產(chǎn)生該抑制現(xiàn)象的情況，在“導(dǎo)電路徑”中產(chǎn)生的浪涌電壓減少。換言之，“導(dǎo)電路徑”的表觀上的寄生電感減小了浪涌電壓減少的量。

在本發(fā)明的功率模塊中，以與“多個(gè)元件對(duì)”的各個(gè)對(duì)應(yīng)的方式，針對(duì)每個(gè)“元件對(duì)”存在上述的能夠流過短路電流的“導(dǎo)電路徑”。而且，在這多個(gè)導(dǎo)電路徑的各個(gè)導(dǎo)電路徑中(即在逆變器電路的整體中)，如上所述，表觀上的寄生電感減小。換言之，在將“包括逆變器電路以及一對(duì)導(dǎo)體的功率模塊整體”視為一個(gè)系統(tǒng)的情況下的、該系統(tǒng)的寄生電感減小。

因此，本發(fā)明的功率模塊具備能夠減少寄生電感的結(jié)構(gòu)。

不過，上述“與開關(guān)元件反向并聯(lián)連接的二極管”表示所謂的環(huán)流二極管，既可以作為與開關(guān)元件(例如IGBT)獨(dú)立的元件設(shè)置于半導(dǎo)體元件中，也可以是開關(guān)元件(例如MOSEFT)結(jié)構(gòu)上內(nèi)置的寄生二極管。

上述“正極母線”以及“負(fù)極母線”分別表示與外部電源的高電位側(cè)的端子連接的母線以及與低電位側(cè)的端子連接的母線。例如，在作為開關(guān)元件使用IGBT的情況下，前者表示集電極母線，后者表示發(fā)射極母線。進(jìn)而，例如，在作為開關(guān)元件使用MOSEFT的情況下，前者表示漏極母線，后者表示源極母線。

上述“面對(duì)”表示導(dǎo)電路徑與一對(duì)導(dǎo)體的位置關(guān)系是“由于通過導(dǎo)電路徑的電流而能夠在一對(duì)導(dǎo)體的雙方中產(chǎn)生感應(yīng)電流”的關(guān)系。進(jìn)而，上述“環(huán)狀的形狀”表示導(dǎo)電路徑的形狀是“那樣在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流能夠形成渦狀的形狀(即能夠形成渦電流)”的形狀。

作為“環(huán)狀的形狀”的具體例，可以舉出“導(dǎo)電路徑一邊以沿著上述區(qū)域的側(cè)面的方式彎曲一邊繞上述區(qū)域的內(nèi)側(cè)大致一周”時(shí)的導(dǎo)電路徑的形狀以及“在上述區(qū)域的內(nèi)側(cè)正極母線和負(fù)極母線夾著元件對(duì)而分離，且在上述區(qū)域的內(nèi)外的邊界面處正極母線和負(fù)極母線接近至能夠絕緣的最小距離”時(shí)的導(dǎo)電路徑的形狀等。

作為“面對(duì)”的具體例，可以舉出在假設(shè)為導(dǎo)電路徑存在于假想上的平面上的情況下，“導(dǎo)電路徑所存在的假想平面與一對(duì)導(dǎo)體各自的表面不正交”。此外，該假想平面和導(dǎo)體的表面無需一定平行，但根據(jù)更高效地減少功率模塊的寄生電感的觀點(diǎn)，它們最好是接近平行。

接下來，說明本發(fā)明的控制裝置的多個(gè)方案(方案1～方案3)。

·方案1

電子電路的寄生電感的大小一般依賴于電子電路的長(zhǎng)度。因此，可以認(rèn)為如果多個(gè)“導(dǎo)電路徑”的長(zhǎng)度各自不同，則各導(dǎo)電路徑的寄生電感的大小也不同。即，“導(dǎo)電路徑”的各個(gè)被認(rèn)為具有不同大小的寄生電感。最好是這樣的寄生電感的不同(以下稱為“寄生電感的偏差”)盡可能小。

因此，本方案的功率模塊可構(gòu)成為，

所述一對(duì)導(dǎo)體具有相互平行的平板狀的形狀，

所述導(dǎo)電路徑存在于與所述一對(duì)導(dǎo)體平行的同一假想平面上。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電路徑的各個(gè)與導(dǎo)體的各距離為不依賴于導(dǎo)電路徑的固定的值。在該情況下，導(dǎo)電路徑越長(zhǎng)，沿著導(dǎo)電路徑在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的渦電流也越長(zhǎng)，能夠得到與導(dǎo)電路徑的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的寄生電感的減少效果。因此，本方案的功率模塊能夠減小寄生電感的偏差。

但是，嚴(yán)密而言，導(dǎo)電路徑具有與構(gòu)成該路徑的各要素(元件對(duì)、正極母線以及負(fù)極母線)的三維配置對(duì)應(yīng)的立體的形狀，未必存在于特定的“假想平面”上。但是，一般而言，在如本方案那樣規(guī)定導(dǎo)電路徑和導(dǎo)體的位置關(guān)系的觀點(diǎn)中，功率模塊的逆變器電路小(薄)到能夠忽略各要素的三維配置(厚度方向的配置不同)的程度。因此，導(dǎo)電路徑可視為存在于“假想平面”上。

·方案2

為了在一對(duì)導(dǎo)體內(nèi)盡可能可靠地產(chǎn)生渦電流，最好是導(dǎo)電路徑的“環(huán)狀的形狀”盡可能接近閉合路徑。

因此，本方案的功率模塊可構(gòu)成為，

所述正極母線以及所述負(fù)極母線在所述區(qū)域的外側(cè)和內(nèi)側(cè)的邊界面處離開能夠絕緣的最小距離。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電路徑的兩端的距離(上述邊界面處的正極母線與負(fù)極母線之間的距離)接近至能夠絕緣的最小距離，所以能夠使上述區(qū)域的內(nèi)側(cè)中的導(dǎo)電路徑的形狀近似于閉合路徑。因此，本方案的功率模塊能夠使一對(duì)導(dǎo)體內(nèi)更可靠地產(chǎn)生渦電流。

·方案3

不過，本發(fā)明的功率模塊只要具有能夠發(fā)揮減少寄生電感的效果的結(jié)構(gòu)即可，各要素(一對(duì)導(dǎo)體、各半導(dǎo)體元件、正極母線、負(fù)極母線以及輸出母線)的具體的配置等沒有特別限制。例如，關(guān)于本發(fā)明的功率模塊中的各要素的配置，除了考慮寄生電感的減少以外，也可以同時(shí)考慮功率模塊的小型化以及散熱性的提高等來決定。

具體而言，本方案的功率模塊可構(gòu)成為，

所述一對(duì)導(dǎo)體是將所述多個(gè)元件對(duì)發(fā)出的熱向所述區(qū)域的外側(cè)釋放的第1金屬板以及第2金屬板，

所述輸出母線具有：第1端部，連接于與所述正極母線連接的半導(dǎo)體元件；以及第2端部，連接于與所述負(fù)極母線連接的半導(dǎo)體元件，并且，

在所述區(qū)域的內(nèi)側(cè)中，

所述正極母線和所述第1金屬板絕緣并鄰接，

所述負(fù)極母線和所述第2金屬板絕緣并鄰接，

所述第1端部和所述第2金屬板絕緣并鄰接，

所述第2端部和所述第1金屬板絕緣并鄰接，

與所述正極母線連接的半導(dǎo)體元件由所述正極母線和所述第1端部夾著，

與所述負(fù)極母線連接的半導(dǎo)體元件由所述負(fù)極母線和所述第2端部夾著。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，“由正極母線、與正極母線連接的半導(dǎo)體元件、與負(fù)極母線連接的半導(dǎo)體元件以及負(fù)極母線界定的導(dǎo)電路徑”形成于與第1金屬板以及第2金屬板這雙方鄰接的位置。進(jìn)而，如果各母線及各半導(dǎo)體元件以及用于絕緣的絕緣層等的厚度足夠小，則可視為導(dǎo)電路徑存在的假想平面(參照上述方案1)與各金屬板是平行的。因此，本方案的功率模塊能夠高效地減少該模塊的寄生電感。

進(jìn)而，一對(duì)導(dǎo)體(金屬板)具有散熱功能，所以相比于與這些導(dǎo)體獨(dú)立地設(shè)置散熱板等的情況，能夠使功率模塊小型化。另外，與正極母線連接的半導(dǎo)體元件發(fā)出的熱經(jīng)由正極母線以及輸出母線從2個(gè)金屬板被釋放，與負(fù)極母線連接的半導(dǎo)體元件發(fā)出的熱也經(jīng)由負(fù)極母線以及輸出母線從2個(gè)金屬板(從半導(dǎo)體元件的兩面)被釋放。因此，能夠利用2個(gè)金屬板這雙方無偏向地釋放各半導(dǎo)體元件發(fā)出的熱，所以能夠最大限度地利用各金屬板的散熱功能，能夠提高功率模塊的散熱性。

因此，本方案的功率模塊除了寄生電感的減少以外，還能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)功率模塊的小型化以及散熱性的提高。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的功率模塊的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2是以沿著A-A軸的平面切斷圖1所示的功率模塊時(shí)的概略剖面圖。

圖3是從上方觀察圖1所示的功率模塊的情況下的示意圖。

圖4是用于說明圖1所示的功率模塊內(nèi)的導(dǎo)電路徑的一個(gè)例子的示意圖。

圖5是用于說明圖1所示的功率模塊內(nèi)的導(dǎo)電路徑的一個(gè)例子的示意圖。

圖6是用于說明圖1所示的功率模塊內(nèi)的導(dǎo)電路徑的一個(gè)例子的示意圖。

圖7是用于說明圖1所示的功率模塊內(nèi)的導(dǎo)電路徑的一個(gè)例子的示意圖。

圖8是表示本發(fā)明的功率模塊的其它方案的示意圖。

圖9是表示本發(fā)明的功率模塊的其它方案的示意圖。

具體實(shí)施方式

<實(shí)施方式>

[裝置的概要]

圖1表示本發(fā)明的實(shí)施方式的功率模塊(以下稱為“實(shí)施模塊10”)的概略結(jié)構(gòu)。實(shí)施模塊10是將6個(gè)半導(dǎo)體元件設(shè)置于1個(gè)模塊內(nèi)的6in1(六合一)模塊，具有大致長(zhǎng)方體的形狀。

具體而言，實(shí)施模塊10具有逆變器電路20以及夾著逆變器電路20的一對(duì)金屬板31、金屬板32。如圖1所示，逆變器電路20配置于由金屬板31、金屬板32夾著的區(qū)域的內(nèi)側(cè)。此外，實(shí)際上，逆變器電路20以及金屬板31、金屬板32以夾著絕緣層相互緊貼的狀態(tài)通過樹脂等一體化(樹脂密封)。但是，在圖1中，為了能夠容易理解實(shí)施模塊10的結(jié)構(gòu)，逆變器電路20以及金屬板31、金屬板32被顯示在相互分離的位置。

逆變器電路20具有集電極母線(正極母線)21、發(fā)射極母線(負(fù)極母線)22、3個(gè)輸出母線(23u、23v、23w)、6個(gè)半導(dǎo)體元件(24a、24b、25a、25b、26a、26b)以及絕緣層27、絕緣層28。在逆變器電路20中，半導(dǎo)體元件24a、半導(dǎo)體元件24b經(jīng)由輸出母線23u連接，構(gòu)成第1元件對(duì)(還參照后述的與圖2有關(guān)的說明)。同樣地，半導(dǎo)體元件25a、半導(dǎo)體元件25b經(jīng)由輸出母線23v連接而構(gòu)成第2元件對(duì)，半導(dǎo)體元件26a、半導(dǎo)體元件26b經(jīng)由輸出母線23w連接而構(gòu)成第3元件對(duì)。

集電極母線21、發(fā)射極母線22以及輸出母線23u、輸出母線23v、輸出母線23w從由金屬板31、金屬板32夾著的區(qū)域的外側(cè)朝向內(nèi)側(cè)延伸。進(jìn)而，集電極母線21以及發(fā)射極母線22在該區(qū)域的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的邊界面處以離開能夠絕緣的最小距離Dmin的方式鄰接。另一方面，輸出母線23u、輸出母線23v、輸出母線23w通過與集電極母線21以及發(fā)射極母線22所通過的上述邊界面相同的邊界面。此外，在實(shí)際使用實(shí)施模塊10時(shí)，集電極母線21以及發(fā)射極母線22分別連接于外部電源(直流電源)的高電壓側(cè)的端子以及低電壓側(cè)的端子，輸出母線23u、輸出母線23v、輸出母線23w連接于外部負(fù)載(在本例子中為利用三相交流進(jìn)行動(dòng)作的電動(dòng)機(jī)等)的各端子。

更具體而言，如圖2(切斷圖1的輸出母線23u以及元件對(duì)24a、元件對(duì)24b的A-A剖面圖)所示，連接于集電極母線21的半導(dǎo)體元件24a包括IGBT24a1以及二極管24a2。二極管24a2與IGBT24a1反向并聯(lián)連接(參照?qǐng)D4(b))。另外，連接于發(fā)射極母線22的半導(dǎo)體元件24b包括IGBT24b1和與IGBT24b1反向并聯(lián)連接的二極管24b2。進(jìn)而，半導(dǎo)體元件24a和半導(dǎo)體元件24b經(jīng)由輸出母線23u連接。在本剖面圖中未顯示的其它半導(dǎo)體元件25a、半導(dǎo)體元件25b、半導(dǎo)體元件26a、半導(dǎo)體元件26b也與上述同樣地，包括IGBT以及二極管，并經(jīng)由輸出母線連接。

半導(dǎo)體元件24a經(jīng)由焊料29連接于集電極母線21，且經(jīng)由焊料29連接于輸出母線23u的一端(第1端部)23u1。即，半導(dǎo)體元件24a由集電極母線21和輸出母線的一端23u1夾著。另一方面，半導(dǎo)體元件24b經(jīng)由焊料29連接于發(fā)射極母線22，且經(jīng)由焊料29連接于輸出母線23u的另一端(第2端部)23u2。即，半導(dǎo)體元件24b由發(fā)射極母線22和輸出母線的另一端23u2夾著。

集電極母線21和金屬板31夾著絕緣層27而鄰接。另一方面，發(fā)射極母線22和金屬板32夾著絕緣層28而鄰接。進(jìn)而，輸出母線的一端23u1和金屬板32夾著絕緣層28而鄰接。另一方面，輸出母線23u的另一端23u2夾著絕緣層27而鄰接。

金屬板31、金屬板32具有俯視時(shí)為長(zhǎng)方形的薄板狀的形狀。金屬板31、金屬板32具有同一形狀，被配置成相互平行。金屬板31經(jīng)由集電極母線21以及輸出母線的另一端23u2接受元件對(duì)24a、元件對(duì)24b發(fā)出的熱，并將該熱向?qū)嵤┠K10的外部(圖中的上方)釋放。另一方面，金屬板32經(jīng)由發(fā)射極母線22以及輸出母線的一端23u1接受半導(dǎo)體元件24a、半導(dǎo)體元件24b發(fā)出的熱，并將該熱向?qū)嵤┠K10的外部(圖中的下方)釋放。此外，金屬板31、金屬板32將其它半導(dǎo)體元件25a、半導(dǎo)體元件25b、半導(dǎo)體元件26a、半導(dǎo)體元件26b發(fā)出的熱也同樣地向?qū)嵤┠K10的外部釋放。也就是說，金屬板31、金屬板32具有對(duì)從逆變器電路20發(fā)出的熱進(jìn)行散熱而使逆變器電路20冷卻的功能。

此外，在圖2中，為便于說明，將各要素的厚度以及大小記載為與實(shí)際的各要素的厚度以及大小不同。例如，相對(duì)于金屬板31、金屬板32的面積，各要素的厚度實(shí)際上足夠小。因此，實(shí)施模塊10實(shí)際上具有厚度方向的長(zhǎng)度比縱向以及橫向的長(zhǎng)度小的薄板狀的形狀。

進(jìn)而，如圖3(從上方觀察實(shí)施模塊10而得到的示意圖)所示，由集電極母線21、半導(dǎo)體元件24a、半導(dǎo)體元件24b以及發(fā)射極母線22界定的路徑R1(后述的恢復(fù)電流通過的導(dǎo)電路徑)在由金屬板31、金屬板32夾著的區(qū)域的內(nèi)側(cè)具有環(huán)狀的形狀。具體而言，在該區(qū)域的內(nèi)側(cè)，集電極母線21和發(fā)射極母線22夾著元件對(duì)24a、元件對(duì)24b而分離，且在該區(qū)域的內(nèi)外的邊界面處集電極母線21和發(fā)射極母線22接近至能夠絕緣的最小距離Dmin。

與上述同樣地，由集電極母線21、半導(dǎo)體元件25a、半導(dǎo)體元件25b以及發(fā)射極母線22界定的路徑R2也在該區(qū)域的內(nèi)側(cè)具有環(huán)狀的形狀。同樣地，由集電極母線21、半導(dǎo)體元件26a、半導(dǎo)體元件26b以及發(fā)射極母線22界定的路徑R3也在該區(qū)域的內(nèi)側(cè)具有環(huán)狀的形狀。

這些環(huán)狀的路徑R1、路徑R2、路徑R3嚴(yán)密而言具有向逆變器電路20的厚度方向傾斜的立體形狀(參照?qǐng)D2)。但是，如上所述，逆變器電路20的各要素的厚度相對(duì)于金屬板31、金屬板32的面積足夠小。因此，路徑R1、路徑R2、路徑R3可視為存在于與金屬板31、金屬板32這雙方實(shí)質(zhì)上平行的同一假想平面上。換言之，這些路徑R1、路徑R2、路徑R3具有面對(duì)金屬板31、金屬板32的形狀。

[寄生電感的減少]

一邊參照?qǐng)D4～圖7，一邊說明實(shí)施模塊10的寄生電感。實(shí)施模塊10的逆變器電路20根據(jù)未圖示的控制裝置依照PWM控制而決定的ON/OFF(導(dǎo)通/斷開)定時(shí)，開閉6個(gè)半導(dǎo)體元件24a～半導(dǎo)體元件26b。各輸出母線連接于外部負(fù)載(電動(dòng)機(jī))，所以在進(jìn)行該開閉時(shí)，根據(jù)各輸出母線與外部負(fù)載的電位差(起因于兩者的相位差)確定在各輸出母線中通過的電流的流向。

例如，在半導(dǎo)體元件24a的IGBT24a1是ON(導(dǎo)通狀態(tài))、半導(dǎo)體元件24b的IGBT24b1是OFF(切斷狀態(tài))的情況下，在輸出母線23u的電位比外部負(fù)載的電位低時(shí)，電流向輸出母線23u流入。此時(shí)，如圖4(a)的概略圖以及圖4(b)的電路圖所示，電流通過二極管24a2流向電源(集電極母線21)。在電流這樣流動(dòng)時(shí)，對(duì)二極管24a2施加正向偏置，二極管24a2的耗盡層縮小。

之后，如圖5(a)的概略圖以及圖5(b)的電路圖所示，在IGBT24a1成為OFF、IGBT24b1成為ON時(shí)，對(duì)二極管24a2施加反向偏置。此時(shí)，在直至正向偏置時(shí)縮小了的二極管24a2的耗盡層再次充分?jǐn)U大的期間(反向恢復(fù)過程)中，反向偏置方向的電流(恢復(fù)電流)通過二極管24a2。如圖中的箭頭所示，恢復(fù)電流R1以使集電極母線21、二極管24a2、IGBT24b1以及發(fā)射極母線22短路的方式(即在圖3所示的環(huán)狀的路徑R1中)流動(dòng)。

在恢復(fù)電流這樣流動(dòng)時(shí)，由于電磁感應(yīng)效應(yīng)，在金屬板31、金屬板32這雙方中產(chǎn)生與恢復(fù)電流反向的渦電流E1。渦電流E1形成的磁通的方向與在路徑R1中流動(dòng)的恢復(fù)電流形成的磁通的方向?yàn)榉聪?。因此，恢?fù)電流所引起的磁通被渦電流E1所引起的磁通抵消。進(jìn)而，因?yàn)橐詩A著路徑R1的方式在路徑R1的兩側(cè)產(chǎn)生渦電流E1，所以相比于僅在路徑R1的單側(cè)產(chǎn)生渦電流E1的情況，能夠更可靠地抵消恢復(fù)電流所引起的磁通。其結(jié)果，路徑R1的表觀上的寄生電感減小了路徑R1中產(chǎn)生的浪涌電壓減少的量。

在恢復(fù)電流在圖3所示的其它環(huán)狀的路徑R2、路徑R3中流動(dòng)時(shí)，也與上述同樣地，路徑R2、路徑R3的表觀上的寄生電感減小。具體而言，如圖6(a)的概略圖以及圖6(b)的電路圖所示，在恢復(fù)電流以使集電極母線21、二極管25a2、IGBT25b1以及發(fā)射極母線22短路的方式(即在環(huán)狀的路徑R2中)流動(dòng)時(shí)，在金屬板31、金屬板32中產(chǎn)生與恢復(fù)電流反向的渦電流E2。恢復(fù)電流所引起的磁通被渦電流E2所引起的磁通抵消，路徑R2的表觀上的寄生電感減小。

進(jìn)而，如圖7(a)的示意圖以及圖7(b)的電路圖所示，在恢復(fù)電流以使集電極母線21、二極管26a2、IGBT26b1以及發(fā)射極母線22短路的方式(即在環(huán)狀的路徑R3中)流動(dòng)時(shí)，在金屬板31、金屬板32中產(chǎn)生與恢復(fù)電流反向的渦電流E3?；謴?fù)電流所引起的磁通被渦電流E3所引起的磁通抵消，路徑R3的表觀上的寄生電感變小。

這樣，實(shí)施模塊10能夠?qū)︶槍?duì)每個(gè)元件對(duì)而存在的3個(gè)環(huán)狀的路徑R1、路徑R2、路徑R3的各個(gè)路徑(即在逆變器電路20的整體中)，減小表觀上的寄生電感。換言之，能夠減小將包括逆變器電路20以及金屬板31、金屬板32的功率模塊10的整體視為一個(gè)系統(tǒng)的情況下的該系統(tǒng)的寄生電感。也就是說，實(shí)施模塊10具備能夠減少寄生電感的結(jié)構(gòu)。

進(jìn)而，在實(shí)施模塊10中，由于金屬板31、金屬板32具有散熱功能，所以相比于與金屬板31、金屬板32獨(dú)立地設(shè)置散熱板的情況，能夠使功率模塊小型化。另外，連接于集電極母線21的半導(dǎo)體元件24a、半導(dǎo)體元件25a、半導(dǎo)體元件26a發(fā)出的熱經(jīng)由集電極母線21以及輸出母線23u、輸出母線23v、輸出母線23w從金屬板31、金屬板32被釋放，連接于發(fā)射極母線22的半導(dǎo)體元件24b、半導(dǎo)體元件25b、半導(dǎo)體元件26b發(fā)出的熱也經(jīng)由發(fā)射極母線22以及輸出母線23u、輸出母線23v、輸出母線23w從金屬板31、金屬板32被釋放。因此，利用2個(gè)金屬板31、金屬板32這雙方，能夠無偏向地釋放各半導(dǎo)體元件發(fā)出的熱，所以能夠最大限度地利用金屬板31、金屬板32的散熱功能，能夠提高功率模塊的散熱性。

<其它實(shí)施方式>

本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)采用各種變形例。例如，在實(shí)施模塊10中采用的金屬板31、金屬板32是不具有切口以及開口部等的單個(gè)板體。但是，金屬板31、金屬板32無需一定完全夾著逆變器電路20的整體，而也可以具有僅夾著與逆變器電路20的路徑R1、路徑R2、路徑R3對(duì)應(yīng)的部分的形狀。即，也可以對(duì)金屬板31、金屬板32中的與路徑R1、路徑R2、路徑R3不對(duì)應(yīng)的部分，設(shè)置切口以及開口部等。進(jìn)而，金屬板31、金屬板32無需一定是單個(gè)板體，也可以是將多個(gè)金屬板連接成能夠?qū)ǖ陌弩w。另外，金屬板31、金屬板32也可以是針對(duì)路徑R1、路徑R2、路徑R3的每個(gè)路徑劃分成不能導(dǎo)通的多個(gè)板體的組合。

進(jìn)而，在實(shí)施模塊10中，集電極母線21及發(fā)射極母線22以及輸出母線23u、輸出母線23v、輸出母線23w從實(shí)施模塊10朝相同的方向延伸。但是，各母線無需一定朝相同的方向延伸。例如，如圖8所示，集電極母線21以及發(fā)射極母線22延伸的方向與輸出母線23u、輸出母線23v、輸出母線23w延伸的方向也可以是反向的。進(jìn)而，如圖9所示，集電極母線21和發(fā)射極母線22也可以朝不同的方向延伸。

也就是說，關(guān)于各母線的配置，只要規(guī)定為恢復(fù)電流所流過的各路徑(圖3的R1、R2、R3)一邊以沿著由金屬板31、金屬板32夾著的區(qū)域的側(cè)面的方式彎曲一邊繞該區(qū)域的內(nèi)側(cè)大致一周即可。例如，在如實(shí)施模塊10那樣金屬板31、金屬板32的俯視時(shí)的形狀是長(zhǎng)方形的情況下，各路徑只要由與該長(zhǎng)方形的4條邊(相當(dāng)于上述區(qū)域的側(cè)面)的各個(gè)大致平行的4條路徑構(gòu)成即可。