半导体模块和变换器装置的制作方法

文档序号:15626993发布日期:2018-10-09 23:13

本发明涉及半导体模块和变换器(inverter)装置。



背景技术:

作为具有多个开关元件的半导体模块,已知有例如如专利文献1所示那样经由母线在第1开关元件上层叠了第2开关元件的半导体模块。该母线具有不连接于两个开关元件的平面的中间变细区域,在该中间变细区域存在栅极焊盘(gate pad),栅极焊盘和布线电连接。另外,在专利文献1中记载了使用碳化硅(SiC)作为开关元件。

在先技术文献

专利文献1:日本特开2004-140068号公报



技术实现要素:

发明要解决的问题

在此,本申请发明人发现了如下情况:如果在具有层叠了的第1开关元件和第2开关元件的半导体模块中母线具有中间变细区域,则可能散热性会降低,半导体模块的耐热性会降低。详细而言,当例如在具有形成有栅电极的第1元件上表面的第1开关元件上层叠了第2开关元件的结构中,为了使第1开关元件的栅电极露出而母线具有中间变细区域时,作为第2开关元件的下表面的第2元件下表面的一部分没有被母线覆盖。在没有被该母线覆盖的部分中,由于难以进行向母线的热传递,所以难以进行散热。因而,在上述中间变细区域中容易积存热,有可能造成半导体模块的耐热性的降低。

本发明的目的在于,提供一种在层叠有开关元件的结构中能够实现散热性的提高的半导体模块以及变换器装置。

用于解决问题的技术方案

解决上述问题的半导体模块包括:第1导电板;第1开关元件,其载置在所述第1导电板上,使用碳化硅而构成;第2导电板,其设置在所述第1开关元件之上;第2开关元件,其层叠在所述第2导电板之上,使用碳化硅而构成;第3导电板,其设置在所述第2开关元件之上;以及第1控制端子和第2控制端子,所述第1开关元件具备:第1元件上表面,其形成有第1上侧电极、和接合了所述第1控制端子的第1栅电极;和第1元件下表面,其是与所述第1元件上表面相反一侧的面,形成有接合了所述第1导电板的第1下侧电极,所述第2开关元件具备:第2元件上表面,其形成有与所述第3导电板接合了的第2上侧电极、接合了所述第2控制端子的第2栅电极;和第2元件下表面,其是与所述第2元件上表面相反一侧的面,形成有第2下侧电极,所述第2导电板具备:第2上侧导电板面,其是载置有所述第2开关元件的面,与所述第2下侧电极接合,且覆盖了整个所述第2元件下表面;和第2下侧导电板面,其是与所述第2上侧导电板面相反一侧的面,与所述第1元件上表面相向,在所述第2下侧导电板面设置有从该第2下侧导电板面向所述第1元件上表面突出且与所述第1上侧电极接合的凸部,从所述第1开关元件和所述第2开关元件的层叠方向观察时,所述凸部设置在与所述第1栅电极不重叠的位置,所述第1控制端子的一部分进入到所述第1栅电极与所述第2下侧导电板面之间。

解决上述问题的变换器装置具备上述半导体模块,具备:变压器,其构成为对设置于车载用电动压缩机的电动马达进行驱动,并对直流电力进行变压;和LC滤波电路,其被输入由所述变压器进行了变压的直流电力,所述半导体模块构成为将从所述LC滤波电路输出的直流电力转换为能够驱动所述电动马达的驱动电力。

解决上述问题的半导体模块包括:第1导电板;开关元件,其载置在所述第1导电板上,使用碳化硅而构成;第2导电板,其设置在所述第开关元件之上;SiC元件,其层叠在所述第2导电板之上,使用碳化硅而构成;以及控制端子,所述开关元件具备:第1元件上表面,其形成有第1上侧电极和接合了所述控制端子的栅电极;和第1元件下表面,其是与所述第1元件上表面相反一侧的面,形成有与所述第1导电板接合的第1下侧电极,所述SiC元件具备:第2元件上表面,其形成有第2上侧电极;和第2元件下表面,其是与所述第2元件上表面相反一侧的面,形成有第2下侧电极,所述第2导电板具备:第2上侧导电板面,其是载置有所述SiC元件的面,与所述第2下侧电极接合,且覆盖了整个所述第2元件下表面;和第2下侧导电板面,其是与所述第2上侧导电板面相反一侧的面,与所述第1元件上表面相向,在所述第2下侧导电板面设置有从该第2下侧导电板面向所述第1元件上表面突出且与所述第1上侧电极接合的凸部,从所述开关元件和所述SiC元件的层叠方向观察时,所述凸部设置在与所述栅电极不重叠的位置,所述控制端子的一部分进入到所述栅电极与所述第2下侧导电板面之间。

附图说明

图1是示意地表示变换器模块、变换器装置、电动压缩机以及车辆空调装置的概要的局部剖视图。

图2是表示图1的电动压缩机的电气结构的电路图。

图3是图1的3-3线剖视图。

图4是图1的变换器模块的主视图。

图5是图4的变换器模块的分解立体图。

图6是图4的变换器模块的分解立体图。

图7是图4的7-7线剖视图。

图8是图4的8-8线剖视图。

图9是示意地表示另一例的变换器模块的剖视图。

具体实施方式

以下,对半导体模块、搭载有该半导体模块的变换器装置以及搭载有该变换器装置的电动压缩机的实施方式进行说明。本实施方式的电动压缩机搭载于车辆中,在车辆空调装置中被使用。

如图1所示,车辆空调装置100具备电动压缩机10和向电动压缩机10供给作为流体的制冷剂的外部制冷剂回路101。外部制冷剂回路101例如具有换热器和膨胀阀等。车辆空调装置100通过由电动压缩机10压缩制冷剂,并且由外部制冷剂回路101进行制冷剂的热交换以及膨胀,从而进行车内的供热及制冷。

车辆空调装置100具备对该车辆空调装置100的整体进行控制的空调ECU102。空调ECU102构成为能够掌握车内温度和/或由用户设定的设定温度(目标温度)等,基于这些参数向电动压缩机10发送ON/OFF(启动/关闭)指令等各种指令。

电动压缩机10具备形成有从外部制冷剂回路101吸入制冷剂的吸入口11a的壳体11、和收容在壳体11中的压缩部12及电动马达13。

壳体11在整体上为大致圆筒形状,由具有传热性的材料(例如铝等金属)来形成。在壳体11形成有排出制冷剂的排出口11b。

压缩部12是通过后述的旋转轴21进行旋转、从而压缩从吸入口11a吸入到壳体11内的制冷剂、并使该压缩后的制冷剂从排出口11b排出的部件。此外,压缩部12的具体结构为涡旋式、活塞式、叶片式等任意类型。

电动马达13是使压缩部12驱动的部件。电动机13例如具有相对于壳体11可旋转地支承的圆柱状的旋转轴21、相对于该旋转轴21而固定的圆筒形状的转子22、和固定在壳体11上的定子23。旋转轴21的轴线方向和圆筒形状的壳体11的轴线方向一致。定子23具有圆筒形状的定子芯24、和在形成于定子芯24的齿上卷绕的线圈25。转子22和定子23在旋转轴21的径向上相向。通过对线圈25进行通电,从而转子22和旋转轴21进行旋转,利用压缩部12进行制冷剂的压缩。

此外,如图2所示,线圈25为具有U相线圈25u、V相线圈25v以及W相线圈25w的三相结构。各线圈25u~25w例如采用Y接法。

如图1所示,电动压缩机10具备使电动马达13驱动的变换器装置30、和收容了变换器装置30的变换器壳31。

变换器壳31由具有传热性的材料(例如铝等金属)形成。变换器壳31具有与壳体11的轴线方向的两个壁部之中的排出口11b的相反侧的壁部11c接触的板状的基底构件32、和对于该基底构件32组装的筒状的罩构件33。基底构件32和罩构件33通过作为固定工具的螺栓34而固定在壳体11。由此,变换器壳31和收容在该变换器壳31中的变换器装置30安装在壳体11。也就是说,本实施方式的变换器装置30与电动压缩机10一体化。

此外,由于变换器壳31和壳体11接触,所以两者热结合。并且,变换器装置30经由变换器壳31与壳体11进行热结合。

在变换器壳31(详细来说是罩构件33)设置有连接器35。经由连接器35从搭载于车辆的DC电源E向变换器装置30供给直流电力,并且,空调ECU102和变换器装置30电连接。此外,DC电源E例如是搭载于车辆的二次电池、双电层电容器等这样的蓄电装置。

如图2和图3所示,变换器装置30具备对从DC电源E供给的直流电力进行变压的变压器41、和被输入由变压器41进行了变压的直流电力的滤波电路42。变换器装置30还具备作为半导体模块的变换器模块43和控制变换器模块43的控制部44,该变换器模块43将从滤波电路42输出的直流电力转换为能够驱动电动马达13的交流电力。变换器模块43经由贯穿壳体11的壁部11c以及基底构件32这两方而设置的气密端子(省略图示)与电动马达13的线圈25电连接。

对变换器装置30的电气结构进行说明。

如图2所示,变压器41的一次线圈(初级线圈)连接于DC电源E,二次线圈(次级线圈)连接于滤波电路42。变压器41的变压比与DC电源E的电压对应地设定,以使得从变压器41输出的直流电力的电压变为适于驱动电马达13的值。

滤波电路42是由滤波线圈42a和滤波电容器42b构成的LC滤波电路。滤波电路42是对比预先确定的阈值频率(例如截止频率)高的频率的噪声进行降低的低通滤波电路。滤波电路42使从变压器41输出的直流电力的高频噪声降低并向变换器模块43传送,并且限制由变换器模块43产生的高频噪声向变换器装置30外流出。

此外,滤波电路42的截止频率是基于滤波线圈42a的电感和滤波电容器42b的电容的。此外,本实施方式的滤波电容器42b是薄膜电容器。但是,不限定于此,滤波电容器42b也可以是电解电容器等。

变换器模块43具备2个输入端子43a、43b和3个输出端子43u~43w。两个输入端子43a、43b与滤波电路42电连接。3个输出端子43u~43w与电动马达13电连接。

变换器模块43具备与U相线圈25u对应的U相开关元件51u、52u、与V相线圈25v对应的V相开关元件51v、52v、和与W相线圈25w对应的W相开关元件51w、52w。

各开关元件51u~52w是例如IGBT等的功率开关元件。各开关元件51u~52w使用碳化硅(SiC)而构成。例如,各开关元件51u~52w由具有漂移区、体区的碳化硅基板构成。

各U相开关元件51u、52u经由连接线互相串联连接,该连接线经由U相输出端子43u连接到U相线圈25u。并且,向各U相开关元件51u、52u的串联连接体输入了来自滤波电路42的直流电力。详细而言,U相上臂开关元件51u的集电极连接于第1输入端子43a。U相下臂开关元件52u的发射极连接于第2输入端子43b。

此外,对于其它开关元件51v、52v、51w、52w,由于除了对应的输出端子以及线圈不同这一点以外,为与U相开关元件51u、52u同样的连接方式,所以省略说明。

如图2所示,变换器模块43具有相对于开关元件51u~52w反向并联连接的回流二极管(体二极管)53u~54w。详细而言,回流二极管53u~54w的阳极连接于开关元件51u~52w的发射极,回流二极管53u~54w的阴极连接于开关元件51u~52w的集电极。

此外,为便于说明,在以下的说明中,将上臂的各开关元件51u、51v、51w简称为上臂开关元件51u~51w,将下臂的各开关元件52u、52v、52w简称为下臂开关元件52u~52w。同样地,将与上臂开关元件51u~51w反向并联连接的回流二极管53u、53v、53w称为上臂回流二极管53u~53w,将与下臂开关元件52u~52w反向并联连接的回流二极管54u、54v、54w称为下臂回流二极管54u~54w。

在本实施方式中,上臂开关元件51u~51w对应于“第1开关元件”,下臂开关元件52u~52w对应于“第2开关元件”。

控制部44连接于各开关元件51u~52w的栅极,控制各开关元件51u~52w的开关动作。控制部44经由连接器35与空调ECU102电连接,基于来自空调ECU102的指令使各开关元件51u~52w周期性地进行通断(ON/OFF)。例如,控制部44对变换器模块43进行PWM(脉冲宽度调制)控制。但是,控制部44的具体控制方式并不限于PWM控制,而是任意的。

如图3所示,变压器41、滤波线圈42a、滤波电容器42b以及变换器模块43安装在变换器壳31的基底构件32。从旋转轴21的轴线方向观看时,基底构件32为圆形。滤波线圈42a和滤波电容器4b在基底构件32的中央附近沿着一个方向排列地配置。变换器模块43和变压器41配置在基底构件32中的与滤波线圈42a以及滤波电容器42b的排列方向正交的方向的两侧。换言之,变换器模块43配置在相对于滤波线圈42a以及滤波电容器42b的与变压器41相反的一侧。此外,在本实施方式中,控制部44与变换器模块43不同而另外设置的,但不限于此,也可以组入在变换器模块43中。

接着,对变换器模块43的结构的概要进行说明。

如图4和图5所示,变换器模块43具备绝缘基板60和安装于绝缘基板60的第1导电板61。上臂开关元件51u~51w和上臂回流二极管53u~5w载置在第1导电板61上。

变换器模块43具备设置在上臂开关元件51u~51w以及上臂回流二极管53u~53w之上的第2导电板62u~62w。下臂开关元件52u~52w经由第2导电板62u~62w层叠在上臂开关元件51u~51w之上。下臂回流二极管54u~54w经由第2导电板62u~62w层叠在上臂回流二极管53u~53w之上。进一步,变换器模块43具备设置在下臂开关元件52u~52w以及下臂回流二极管54u~54w之上的第3导电板63。

即,本变换器模块43成为对绝缘基板60依次层叠了第1导电板61→上臂开关元件51u~51w以及上臂回流二极管53u~53w→第2导电板62u~62w→下臂开关元件52u~52w以及下臂回流二极管54u~54w→第3导电板63的结构。

在此,将由两个U相开关元件51u、52u、两个U相回流二极管53u、54u以及U相第2导电板62u等构成的单元设为U相单元64u。同样地,将由两个V相开关元件51v、52v、两个V相回流二极管53v、54v以及V相第2导电板62v等构成的单元设为V相单元64v,将由两个W相开关元件51w、52w、两个W相回流二极管53w、54w以及W相第2导电板62w等构成的单元设为W相单元64w。这些单元64u~64w的结构互相相同。

在绝缘基板60上,与第1导电板61不同地,另外形成有用于对各开关元件51u~52w和控制部44进行电连接的多个控制焊盘71u~72w。变换器模块43具备对开关元件51u~52w和控制焊盘71u~72w进行电连接的控制端子73u~74w。详细而言,U相单元64u具备对U相上臂开关元件51u与U相上臂控制焊盘71u进行电连接的U相上臂控制端子73u、和对U相下臂开关元件52u与U相下臂控制焊盘72u进行电连接的U相下臂控制端子74u。V相单元64v具备对V相上臂开关元件51v与V相上臂控制焊盘71v进行电连接的V相上臂控制端子73v、和对V相下臂开关元件52v与V相下臂控制焊盘72v进行电连接的V相下臂控制端子74v。W相单元64w具备对W相上臂开关元件51w与W相上臂控制焊盘71w进行电连接的W相上臂控制端子73w、和对W相下臂开关元件52w与W相下臂控制焊盘72w进行电连接的W相下臂控制端子74w。各上臂控制端子73u~73w对应于“第1控制端子”,各下臂控制端子74u~74w对应于“第2控制端子”。

接着,对变换器模块43的各构成部件的详细结构进行说明。

如图5和图6所示,开关元件51u~52w在整体上为大致长方体形状。开关元件51u~52w具有元件下表面51au~52aw和元件上表面51bu~52bw。如图6所示,在元件下表面51au~52aw形成有集电极51cu~52cw。集电极51cu~52cw形成于整个元件下表面51au~52aw。

如图5所示,在开关元件51u~52w的元件上表面51bu~52bw形成有发射极51eu~52ew和栅电极51gu~52gw。发射极51eu~52ew形成得比栅电极51gu~52gw大。发射极51eu~52ew和栅电极51gu~52gw在元件上表面51bu~52bw沿着X方向分离地排列。此外,在元件上表面51bu~52bw中除了发射极51eu~52ew以及栅电极51gu~52gw以外的部分形成有绝缘层。

此外,上臂发射极51eu~51ew对应于“第1上侧电极”,上臂栅电极51gu~51gw对应于“第1栅电极”,上臂元件上表面51bu~51bw对应于“第1元件上表面”。并且,上臂集电极51cu~51cw对应于“第1下侧电极”,上臂元件下表面51au~51aw对应于“第1元件下表面”。

另外,下臂发射极52eu~52ew对应于“第2上侧电极”,下臂栅电极52gu~52gw对应于“第2栅电极”,下臂元件上表面52bu~52bw对应于“第2元件上表面”。并且,下臂集电极52cu~52cw对应于“第2下侧电极”,下臂元件下表面52au~52aw对应于“第2元件下表面”。

回流二极管53u~54w在整体上为大致长方体形状。回流二极管53u~54w具有形成有阴极电极53cu~54cw的二极管下表面、和形成有阳极电极53au~54aw的二极管上表面。阴极电极53cu~54cw形成在整个二极管下表面。阳极电极53au~54aw形成得比二极管上表面小一圈。此外,在二极管上表面中的除了阳极电极53au~54aw以外的部分形成有绝缘层。

如图5所示,绝缘基板60是圆角矩形的板状。在绝缘基板60的长度方向的两端部形成有安装孔60a。绝缘基板60通过以螺丝等固定工具贯穿了安装孔60a的状态螺合在基底构件32上,从而以绝缘基板60的厚度方向与旋转轴21的轴线方向一致的状态固定在基底构件32上。由此,变换器模块43固定于基底构件32。在该情况下,绝缘基板60经由基底构件32以及壳体11能够与制冷剂进行热交换。

在此,为便于说明,在以下的说明中,将绝缘基板60的长度方向设为X方向,将绝缘基板60的宽度方向设为Y方向。另外,将上臂开关元件51u~51w和下臂开关元件52u~52w的层叠方向设为Z方向。而且,将Z方向的从绝缘基板60朝向第3导电板63的方向设为上方向,将Z方向的从第3导电板63朝向绝缘基板60的方向设为下方向。Z方向也可以说是绝缘基板60的厚度方向。

此外,慎重起见进行说明,上臂开关元件51u~51w与下臂开关元件52u~52w的层叠方向即Z方向并不限定于竖直方向或水平方向,而是任意的,例如也可以是与竖直方向及水平方向双方交叉的方向。在本实施方式中,Z方向与旋转轴21的轴线方向一致。同样地,上方向和下方向是为了表示各开关元件51u~52w的位置关系方便起见而规定的方向,并不限于竖直方向(重力方向)。

如图4和图5所示,第1导电板61是在单元64u~64w的排列方向即X方向上延伸的板状,设置在绝缘基板60的两个安装孔60a之间。第1导电板61具有将X方向作为长度方向的矩形板状的第1基底部61a和从该第1基底部61a的长度方向的一端面沿着X方向突出的第1输入端子43a。此外,控制焊盘71u~72w设置在沿着Y方向与第1导电板61分离的位置,并以在X方向上互相分离的状态进行了排列。

单元64u~64w以在绝缘基板60的长度方向即X方向上排列的状态而设置在第1导电板61上。详细而言,上臂开关元件51u~51w在第1导电板61上,沿着X方向互相隔开预定的间隔而排列。上臂回流二极管53u~53w配置在第1导电板61上的沿着与上臂开关元件51u~51w的排列方向正交的方向(详细而言为Y方向)与上臂开关元件51u~51w分离的位置。在该情况下,上臂回流二极管53u~53w与上臂开关元件51u~51w同样地沿着X方向互相隔开规定的间隔而排列。

各上臂集电极51cu~51cw经由焊锡、银浆料等的导电性的接合材料J接合于第1导电板61。并且,各上臂阴极电极53cu~53cw经由接合材料J接合于第1导电板61。由此,上臂集电极51cu~51cw和上臂阴极电极53cu~53cw的同一相互相电连接,并且,上臂集电极51cu~51cw互相电连接。

对U相单元64u的结构详细地进行说明,如图5和图6所示,U相单元64u的U相第2导电板62u是将U相上臂开关元件51u和U相上臂回流二极管53u的排列方向即Y方向作为长度方向的矩形板状。U相第2导电板62u是从上方覆盖U相上臂开关元件51u和U相上臂回流二极管53u双方的大小。U相第2导电板62u具备从长度方向的一端面沿着与该一端面正交的方向(详细地来说Y方向)突出的U相输出端子43u。

U相第2导电板62u具有U相第2下侧导电板面62au和U相第2上侧导电板面62bu。U相第2下侧导电板面62au是与U相第2上侧导电板面62bu相反一侧的面,在Z方向上与U相上臂元件上表面51bu相向。

如图6~图8所示,在U相第2下侧导电板面62au设置有从该U相第2下侧导电板面62au向U相上臂元件上表面51bu(详细而言为向下方)突出的U相第1凸部81u以及U相第2凸部82u。在本实施方式中,两个凸部81u、82u用与U相第2导电板62u相同的材料构成,并且与U相第2导电板62u一体形成,各凸部81u、82u和U相第2导电板62u电连接。从U相第2下侧导电板面62au突出的两个凸部81u、82u的突出尺寸设定为相同。

如图6和图7所示,从Z方向观察时,U相第1凸部81u设置在与U相上臂栅电极51gu不重叠且与U相上臂发射极51eu重叠的位置。U相第1凸部81u是从Z方向观察时容纳在U相上臂发射极51eu的投影范围内的形状,详细而言为从Z方向观察时与U相上臂发射极51eu相同的形状。如图7和图8所示,U相第1凸部81u经由接合材料J而接合于U相上臂发射极51eu。在该情况下,U相第1凸部81u经由接合材料J与整个U相上臂发射极51eu相接触。

U相第2凸部82u设置在从Z方向观察时与U相上臂栅电极51gu不重叠且与U相上臂阳极电极53au重叠的位置。U相第2凸部82u是从Z方向观察时容纳在U相上臂阳极电极53au的投影范围内的形状,详细而言为从Z方向观察时与U相上臂阳极电极53au相同的形状。如图8所示,U相第2凸部82u经由接合材料J而接合于U相上臂阳极电极53au。因此,通过U相第2导电板62u,对U相上臂阳极电极53au和U相上臂发射极51eu进行电连接。即,第1导电板61和U相第2导电板62u作为将U相上臂回流二极管53u相对于U相上臂开关元件51u进行反向并联连接的元件来发挥作用。

在此,由于两个凸部81u、82u配置成与U相上臂栅电极51gu不重叠,所以如图7所示,在U相上臂栅电极51gu与U相第2下侧导电板面62au之间形成有与两个凸部81u、82u的突出尺寸对应的间隙即U相端子区域A。

如图7和图8所示,U相上臂控制端子73u以该U相上臂控制端子73u的一部分进入到U相端子区域A的状态接合于U相上臂栅电极51gu和U相上臂控制焊盘71u双方。U相上臂控制焊盘71u配置在沿着Y方向与U相上臂栅电极51gu分离的位置。如图5和图8所示,U相上臂控制端子73u是从Z方向观察时在Y方向上延伸的形状,从X方向观察时成为倒U字状。U相上臂控制端子73u具有在Y方向上延伸的端子基底部73au、从端子基底部73au的一端部向下方延伸且接合于U相上臂控制焊盘71u的端子基底端部73bu、以及从与上述一端部相反的一侧的另一端部向下方延伸且接合于U相上臂栅电极51gu的端子顶端部73cu。端子顶端部73cu的长度设定得比两个凸部81u、82u的突出尺寸短。如图7所示,端子顶端部73cu的整体和端子基底部73au的一部分进入到U相端子区域A内。此外,U相上臂控制端子73u从Z方向观察时其一部分从两个U相开关元件51u、52u沿着Y方向突出,而在X方向上没有露出。

如图5和图8所示,在U相第2上侧导电板面62bu之上载置有U相下臂开关元件52u和U相下臂回流二极管54u。U相第2上侧导电板面62bu形成得比U相下臂集电极52cu(换言之为U相下臂元件下表面52au)大,经由接合材料J与整个U相下臂集电极52cu相接合(换言之相接触)。即,U相第2上侧导电板面62bu覆盖了整个U相下臂元件下表面52au。

U相下臂阴极电极54cu经由接合材料J接合于U相第2上侧导电板面62bu。因此,通过U相第2导电板62u,对U相下臂阴极电极54cu和U相下臂集电极52cu进行电连接。

在此,在本实施方式中,U相下臂开关元件52u和U相上臂开关元件51u以从Z方向观察时整体互相重叠的方式进行层叠。详细而言,U相下臂开关元件52u和U相上臂开关元件51u以U相下臂开关元件52u的周缘52xu和U相上臂开关元件51u的周缘51xu在Z方向上对齐的状态进行层叠。同样地,U相下臂回流二极管54u和U相上臂回流二极管53u以二者的周缘在Z方向上对齐的状态进行层叠。

此外,V相第2导电板62v和W相第2导电板62w是与U相第2导电板62u相同的形状。另外,V相及W相的上下臂的层叠结构也与上述的U相的上下臂的层叠结构是同样的。

即,如图5和图6所示,V相第2导电板62v具有载置有V相下臂开关元件52v及V相下臂回流二极管54v的V相第2上侧导电板面62bv、和作为与V相第2上侧导电板面62bv相反一侧的面的、与V相上臂元件上表面51bv相向的V相第2下侧导电板面62av。V相下臂集电极52cv和V相下臂阴极电极54cv接合于V相第2上侧导电板面62bv。在V相第2下侧导电板面62av设置有从该V相第2下侧导电板面62av朝向V相上臂元件上表面51bv突出且在与V相上臂栅电极51gv不重叠的位置配置的V相第1凸部81v及V相第2凸部82v。V相第1凸部81v和V相上臂发射极51ev接合,V相第2凸部82v和V相上臂阳极电极53av接合。并且,V相上臂控制端子73v以其一部分进入到V相上臂栅电极51gv与V相第2下侧导电板面62av之间的状态,与V相上臂栅电极51gv接合。

同样地,W相第2导电板62w具有载置有W相下臂开关元件52w及W相下臂回流二极管54w的W相第2上侧导电板面62bw、和作为与W相第2上侧导电板面62bw相反一侧的面的、与W相上臂元件上表面51bw相向的W相第2下侧导电板面62aw。W相下臂集电极52cw和W相下臂阴极电极54cw接合于W相第2上侧导电板面62bw。在W相第2下侧导电板面62aw设置有从该W相第2下侧导电板面62aw朝向W相上臂元件上表面51bw突出且在与W相上臂栅电极51gw不重叠的位置上配置的W相第1凸部81w及W相第2凸部82w。W相第1凸部81w和W相上臂发射极51ew接合,W相第2凸部82w和W相上臂阳极电极53aw接合。并且,W相上臂控制端子73w以其一部分进入到W相上臂栅电极51gw与W相第2下侧导电板面62aw之间的状态,与W相上臂栅电极51gw接合。此外,第1凸部81u~81w对应于“第1开关元件用凸部”。

第3导电板63接合于各下臂发射极52eu~52ew和各下臂阳极电极54au~54aw。如图5和图6所示,第3导电板63具有配置在U相第2导电板62u的上方的U相导电部63u、配置在V相第2导电板62v的上方的V相导电部63v、配置在W相第2导电板62w的上方的W相导电部63w、以及从U相导电部63u沿着X方向突出的第2输入端子43b。

导电部63u~63w是互相相同的形状。各导电部63u~63w从Z方向观察时为T字状,具有在X方向上延伸的第1延伸部63au~63aw、和从第1延伸部63au~63aw沿着Y方向延伸的第2延伸部63bu~63bw。第1延伸部63au~63aw互相连结。即,导电部63u~63w以在X方向上排列的状态互相连结。第3导电板63作为整体在X方向上延伸。

导电部63u~63w和下臂开关元件52u~52w的层叠结构基本上相同,因此以下对U相进行详细的说明。

U相导电部63U配置成从Z方向观察时U相第1延伸部63au与U相下臂回流二极管54u重叠且U相第2延伸部63bu与U相下臂开关元件52u重叠。

在此,如图7所示,U相下臂栅电极52gu和U相上臂栅电极51gu设置在从Z方向观察时互相错开的位置。详细而言,U相的两个栅电极51gu、52gu从Z方向观察时在X方向上互相分离地配置。在本实施方式中,U相上臂元件上表面51bu中的U相上臂栅电极51gu与U相上臂发射极51eu的位置关系、和U相下臂元件下表面52au中的U相下臂栅电极52gu与U相下臂发射极52eu的位置关系是相反的。

U相第2延伸部63bu从Z方向观察时覆盖了U相下臂发射极52eu,以使得与U相下臂栅电极52gu不重叠。因此,U相下臂栅电极52gu向上方开放。

如图6和图7所示,U相导电部63u具有与U相下臂元件上表面52bu相向的U相第3下侧导电板面63cu。在U相第3下侧导电板面63cu设置有从该U相第3下侧导电板面63cu向U相下臂元件上表面52bu突出的U相第3凸部83u及U相第4凸部84u。在本实施方式中,U相第3凸部83u和U相第4凸部84u用与U相导电部63u相同的材料构成,并且与U相导电部63u一体形成,各凸部83u、84u和U相导电部63u电连接。

U相第3凸部83u设置在从Z方向观察时与U相下臂发射极52eu重叠的位置。详细而言,U相第3凸部83u从U相第3下侧导电板面63cu之中与U相第2延伸部63bu的顶端部对应的部分向下方突出。U相第3凸部83u是从Z方向观察时容纳在U相下臂发射极52eu的投影范围内的形状,详细而言为从Z方向观察时与U相下臂发射极52eu相同的形状。如图7和图8所示,U相第3凸部83u经由接合材料J而接合于U相下臂发射极52eu。在该情况下,U相第3凸部83u经由接合材料J与整个U相下臂发射极52eu相接触。

如图6和图8所示,U相第4凸部84u设置在从Z方向观察时与U相下臂阳极电极54au重叠的位置。详细而言,U相第4凸部84u从U相第3下侧导电板面63cu中与U相第1延伸部63au对应的部分向下方突出。U相第4凸部84u是从Z方向观察时容纳在U相下臂阳极电极54au的投影范围内的形状,详细而言为从Z方向观察时与U相下臂阳极电极54au相同的形状。如图8所示,U相第4凸部84u经由接合材料J接合于整个U相下臂阳极电极54au。由此,通过U相导电部63u,对U相下臂阳极电极54au和U相下臂发射极52eu进行电连接。即,U相第2导电板62u和U相导电部63u作为将U相下臂回流二极管54u相对于U相下臂开关元件52u进行反向并联连接的元件来发挥作用。

此外,U相第3凸部83u和U相第4凸部84u的突出尺寸设定为相同。上述突出尺寸只要能够确保U相第3下侧导电板面63cu和U相下臂元件上表面52bu的绝缘性,就为任意的。

U相的两个控制焊盘71u、72u配置在沿着Y方向与U相单元64u分离的位置。U相下臂控制焊盘72u和U相上臂控制焊盘71u以互相不干涉的方式在X方向上分离而配置。U相下臂控制焊盘72u配置在从Z方向观察时在Y方向上与U相下臂栅电极52gu分离的位置。U相下臂控制端子74u经由接合材料J与U相下臂控制焊盘72u及U相下臂栅电极52gu双方接合。

此外,U相下臂控制端子74u是除了端子基端部的长度比U相上臂控制端子73u的端子基端部73bu的长度长这一点以外与U相上臂控制端子73u同样的结构。也就是说,U相下臂控制端子74u从Z方向观察时在Y方向上延伸,从X方向观察时成为倒U字状。

此外,如图4所示,U相的两个控制端子73u、74u设置在从Z方向观察时互相错开的位置。详细而言,U相的两个栅电极51gu、52gu在X方向上互相分离地配置,U相的两个控制焊盘71u、72u在X方向上互相分离地配置,因此将这些进行电连接的U相的两个控制端子73u、74u在X方向上分离地排列,而不会互相干涉。

对于V相单元64v和W相单元64w,也与U相单元64u是同样的。详细而言,V相导电部63v具有与V相下臂元件上表面52bv相向的V相第3下侧导电板面63cv。在V相第3下侧导电板面63cv设置有从该V相第3下侧导电板面63cv向V相下臂元件上表面52bv突出的V相第3凸部83v及V相第4凸部84v。V相第3凸部83v和V相下臂发射极52ev接合,V相第4凸部84v和V相下臂阳极电极54av接合。V相的两个栅电极51gv、52gv设置在从Z方向观察时互相错开的位置,V相的控制端子73v、74v配置在从Z方向观察时互相错开的位置。

同样地,W相导电部63w具有与W相下臂元件上表面52bw相向的W相第3下侧导电板面63cw。在W相第3下侧导电板面63cw设置有从该W相第3下侧导电板面63cw向W相下臂元件上表面52bw突出的W相第3凸部83w及W相第4凸部84w。W相第3凸部83w和W相下臂发射极52ew接合,W相第4凸部84w和W相下臂阳极电极54aw接合。W相的两个栅电极51gw、52gw设置在从Z方向观察时互相错开的位置,W相的控制端子73w、74w配置在从Z方向观察时互相错开的位置。第3凸部83u~83w对应于“第2开关元件用凸部”。

在此,下臂发射极52eu~52ew经由第3导电板63互相电连接。即,第3导电板63作为对下臂发射极52eu~52ew和下臂阳极电极54au~5aw的同一相彼此进行电连接、并且对单元64u~64w的下臂发射极52eu~52ew彼此间互相进行电连接的元件来发挥作用。

此外,虽然省略图示,但实际上各单元64u~64w使用绝缘性的树脂进行密封。因此,U相端子区域A等的间隙部分用树脂进行填充。另外,在本实施方式中,各输出端子43u~43w的突出方向和两个输入端子43a、43b的突出方向互相交叉(详细而言为正交)。

接着,对本实施方式的作用进行说明。

由于第1凸部81u~81w与上臂发射极51eu~51ew接合,所以经由第2导电板62u~62w对上臂发射极51eu~51ew和下臂集电极52cu~52cw进行电连接。在此,第1凸部81u~81w设置在与上臂栅电极51gu~51gw不重叠的位置,因此上臂控制端子73u~73w能够进入到上臂栅电极51gu~51gw与第2下侧导电板面62au~62aw之间。并且,由于上臂控制端子73u~73w的一部分进入到上述上臂栅电极51gu~51gw与第2下侧导电板面62au~62aw之间,因此避免了上臂控制端子73u~73w与第2导电板62u~62w之间的干涉。

根据以上详述的本实施方式,获得以下的效果。

(1)变换器模块43具备载置在第1导电板61上的上臂开关元件51u~51w、和经由第2导电板62u~62w层叠在上臂开关元件51u~51w之上的下臂开关元件52u~52w。各开关元件51u~52w使用碳化硅而构成。根据该结构,能够实现各开关元件51u~52w的安装面积的削减,详细而言能够实现开关元件51u~52w在与两个开关元件51u~51w、52u~52w的层叠方向(Z方向)正交的平面上所占有的面积的削减。即,与上臂开关元件51u~51w和下臂开关元件52u~52w排列地配置在第1导电板61上的结构相比,能够减少安装面积。由此,能够实现变换器模块43的小型化。

在此,在上臂开关元件51u~51w之上层叠下臂开关元件52u~52w的结构中,产生各开关元件51u~52w容易积存热这样的缺陷。与此相对,在本实施方式中,作为各开关元件51u~52w,采用了使用碳化硅构成的开关元件。使用了该碳化硅的开关元件与使用硅的开关元件相比,难以产生热,耐热性优异。由此,能够应对在上臂开关元件51u~51w之上层叠了下臂开关元件52u~52w的情况下产生的上述缺陷。

另外,使用了碳化硅的开关元件由于导通电阻容易变得较低,所以即使采用小型的开关元件作为各开关元件51u~52w,也能够确保所希望的导通电阻。由此,能够在确保所希望的导通电阻的同时,实现各开关元件51u~52w的小型化,能够实现变换器模块43的小型化。

(2)上臂开关元件51u~51w具有形成有上臂发射极51eu~51ew、上臂栅电极51gu~51gw的上臂元件上表面51bu~51bw,该上臂栅电极51gu~51gw接合了上臂控制端子73u~73w。上臂开关元件51u~51w具有作为与上臂元件上表面51bu~51bw相反一侧的面的、形成有与第1导电板61接合的上臂集电极51cu~51cw的上臂元件下表面51au~51aw。下臂开关元件52u~52w具有形成有下臂发射极52eu~52ew以及下臂栅电极52gu~52gw的下臂元件上表面52bu~52bw。下臂发射极52eu~52ew与设置在下臂开关元件52u~52w之上的第3导电板63接合,下臂栅电极52gu~52gw与下臂控制端子74u~74w接合。下臂开关元件52u~52w具备作为与下臂元件上表面52bu~52bw相反一侧的面的、形成有下臂集电极52cu~52cw的下臂元件下表面52au~52aw。

根据该结构,第2导电板62u~62w具有载置有下臂开关元件52u~52w的第2上侧导电板面62bu~62bw、和作为与第2上侧导电板面62bu~62bw相反一侧的面的、在Z方向上与上臂元件上表面51bu~51bw相向的第2下侧导电板面62au~62aw。第2上侧导电板面62bu~62bw与下臂集电极52cu~52cw接合,并且覆盖了整个下臂元件下表面52au~52aw。并且,在第2下侧导电板面62au~62aw设置有从该第2下侧导电板面62au~62aw朝向上臂元件上表面51bu~51bw突出且与上臂发射极51eu~51ew接合的第1凸部81u~81w。第1凸部81u~81w设置在从Z方向观察时与上臂栅电极51gu~51gw不重叠的位置,上臂控制端子73u~73w的一部分进入到上臂栅电极51gu~51gw与第2下侧导电板面62au~62aw之间。

根据该结构,能够实现经由第2导电板62u~62w对上臂发射极51eu~51ew与下臂集电极52cu~52cw的电连接,而且能够在避免与第2导电板62u~62w之间的干涉的同时,实现上臂控制端子73u~73w与上臂栅电极51gu~51gw的电连接。

另外,根据本实施方式,能够实现变换器模块43的散热性的提高。详述而言,为了在上臂元件上表面51bu~51bw存在上臂发射极51eu~51ew以及上臂栅电极51gu~51gw的状况下实现上述电连接,可以考虑切掉例如第2导电板62u~62w中的与上臂栅电极51gu~51gw对应的部分。在该情况下,在下臂元件下表面52au~52aw存在未被第2导电板62u~62w覆盖的部位。该部位难以向第2导电板62u~62w传递热,因此难以进行散热。也就是说,为了实现上臂栅电极51gu~51gw与上臂控制端子73u~73w的电连接,会产生散热性降低的缺陷。因此,变得会在下臂元件下表面52au~52aw局部形成温度容易升高的部位,有可能耐热性降低。

特别是,第1导电板61经由变换器壳31以及壳体11安装于能够与制冷剂进行热交换的绝缘基板60。因此,载置在第1导电板61上的上臂开关元件51u~51w容易被冷却。另一方面,经由第2导电板62u~62w层叠在上臂开关元件51u~51w之上的下臂开关元件52u~52w难以被冷却。因此,当在下臂开关元件52u~52w的下臂元件下表面52au~52aw存在没有被第2导电板62u~62w覆盖的部位时,温度容易升高。

与此相对,在本实施方式中,第2上侧导电板面62bu~62bw覆盖了整个下臂元件下表面52au~52aw。由此,能够避免形成容易积存热的部位。并且,上臂控制端子73u~73w的一部分进入到上臂栅电极51gu~51gw与第2下侧导电板面62au~62aw之间。由此,在使用第2导电板62u~62w覆盖了整个下臂元件下表面52au~52aw的同时,能够在避免了与第2导电板62u~62w之间的干涉的状态下,实现上臂控制端子73u~73w与上臂栅电极51gu~51gw的电连接。因此,能够抑制上述缺陷。

(3)下臂集电极52cu~52cw形成在整个下臂元件下表面52au~52aw,第2上侧导电板面62bu~62bw与整个下臂集电极52cu~52cw相接触。根据该结构,能够实现导通电阻的降低。

详述而言,在例如如上述这样在第2导电板62u~62w形成了切口的情况下,即使在下臂元件下表面52au~52aw的整体形成了下臂集电极52cu~52cw的情况下,下臂集电极52cu~52cw的一部分也不与第2导电板62u~62w接触。因此,由于下臂集电极52cu~52cw的一部分不起作用,所以会产生导通电阻变高的缺陷。与此相对,根据本结构,由于形成有第1凸部81u~81w,所以在使整个下臂集电极52cu~52cw与第2上侧导电板面62bu~62bw相接触的同时,避免上臂控制端子73u~73w与第2导电板62u~62w之间的干涉,能够将上臂控制端子73u~73w与上臂栅电极51gu~51gw进行电连接。因此,能够抑制上述缺陷。

(4)上臂栅电极51gu~51gw和下臂栅电极52gu、52gw设置在从Z方向观察时互相错开的位置,上臂控制端子73u~73w和下臂控制端子74u、74w设置在从Z方向观察时互相错开的位置。根据该结构,由于上臂栅电极51gu~51gw和下臂栅电极52gu~52gw配置在从Z方向观察时错开的位置,所以能够容易避免上臂控制端子73u~73w与下臂控制端子74u~74w之间的干涉。

(5)U相上臂开关元件51u和U相下臂开关元件52u以U相上臂开关元件51u的周缘51xu和U相下臂开关元件52u的周缘52xu在Z方向上对齐的状态进行层叠。根据该结构,与以从Z方向观察时两个U相开关元件51u、52u互相错开的状态进行层叠的结构相比,能够减小两个U相开关元件51u、52u的安装面积。由此,能够实现变换器模块43的进一步小型化。对于其它相也是同样的。

(6)第3导电板63具有与U相、V相、W相分别对应的导电部63u~63w。导电部63u~63w具有与下臂元件上表面52bu~52bw相向的第3下侧导电板面63cu~63cw。在第3下侧导电板面63cu~63cw设置有从该第3下侧导电板面63cu~63cw朝向下臂元件上表面52bu~52bw突出且与下臂发射极52eu~52ew接合的第3凸部83u~83w。根据该结构,能够使第3下侧导电板面63cu~63cw和下臂元件上表面52bu~52bw互相分离地配置,因此能够抑制不希望的接触,能够以此来实现绝缘性的提高。

(7)单元64u~64w具有上臂开关元件51u~51w、下臂开关元件52u~52w、上臂控制端子73u~73w、下臂控制端子74u~74w、以及第2导电板62u~62w。多个单元64u~64w在第1导电板61上沿着一个方向(详细而言为X方向)排列。根据该结构,每个单元的安装面积变小,因此能够实现单元64u~64w的整体的小型化。

特别是,在排列单元64u~64w的情况下,如果着眼于散热性的观点,则优选单元64u64w的排列间隔增长。但是,当上述排列间隔变长时,变换器模块43可能大型化。与此相对,在本实施方式中,如上所述那样在各单元64u~64w中实现了散热性的提高,因此能够缩短上述排列间隔。由此,能够实现变换器模块43的进一步小型化。

(8)变换器模块43具备安装了第1导电板61的绝缘基板60,在该绝缘基板60设置有接合了上臂控制端子73u~73w的上臂控制焊盘71u~71w、和接合了下臂控制端子74u~74w的下臂控制焊盘72u~72w。根据该结构,能够对控制各开关元件51u~52w的控制部44和各栅电极51gu~52gw进行电连接。

(9)U相的两个控制焊盘71u、72u配置在沿着与单元64u~64w的排列方向正交的方向即Y方向与U相单元64u分离的位置。并且,U相的两个控制端子73u、74u从Z方向观察时在Y方向上延伸。对于其它相也是同样的。根据该结构,U相的两个控制焊盘71u、72u以及U相的两个控制端子73u、74u不容易妨碍到单元64u~64w的排列。详细而言,例如为了避免与U相单元64u邻接的V相单元64v干涉到两个控制焊盘71u、72u,不需要加宽U相单元64u与V相单元64v之间的间隔。由此,能够使单元64u~64w的排列间隔变窄。

(10)单元64u~64w包含上臂回流二极管53u~53w和下臂回流二极管54u~54w。并且,第1导电板61和各第2导电板62u~62w将上臂回流二极管53u~53w相对于上臂开关元件51u~51w进行反向并联连接,各第2导电板62u~62w和第3导电板63将下臂回流二极管54u~54w相对于下臂开关元件52u~52w进行反向并联连接。根据该结构,第1导电板61、各第2导电板62u~62w以及第3导电板63也用于回流二极管53u~54w与开关元件51u~52w的电连接。由此,能够实现结构的简化。另外,各回流二极管53u~54w和各开关元件51u~52w合并而进行单元化,因此能够实现变换器模块43的进一步小型化。

(11)变换器装置30具备变换器模块43、对从DC电源E供给的直流电力进行变压的变压器41、和被输入由变压器41进行了变压的直流电力的滤波电路42。变换器模块43将从滤波电路42输出的直流电力转换为能够驱动电动马达13的交流电力。由此,能够使电动马达13驱动。

在此,使用了碳化硅的各开关元件51u~52w的开关损失小。因此,能够以高频率使变换器模块43工作。例如,在控制部44对变换器模块43进行PWM(脉冲宽度调制)控制的情况下,能够将载波频率设定得高。由此,能够提高对在变换器模块43中产生的噪声进行除去的滤波电路42的截止频率。因此,能够降低作为滤波电路42的构成要素的滤波线圈42a的电感以及滤波电容器42b的电容,能够以此实现滤波电路42的小型化。因此,能够实现变换器装置30整体的小型化。

此外,上述实施方式也可以如以下这样变更。

〇各开关元件51u~52w并不限于IGBT,例如也可以是使用了碳化硅(SiC)的MOSFET等。例如,在各开关元件51u~52w为n型MOSFET的情况下,开关元件51u~52w具有源电极来代替发射极51eu~52ew,具有漏电极代替集电极51cu~52cw。即,上臂开关元件51u~51w具有作为第1下侧电极的上臂漏电极和作为第1上侧电极的上臂源电极,下臂开关元件52u~52w具有作为第2下侧电极的下臂漏电极和作为第2上侧电极的下臂源电极。

此外,在对各开关元件51u~52w采用MOSFET的情况下,MOSFET的寄生二极管作为回流二极管53u~54w发挥作用,因此也可以省略回流二极管53u~54w。总之,回流二极管53u~54w不是必须的。

〇如图9所示,U相第1凸部111u也可以与U相第2导电板62u分体地构成。在该情况下,例如U相第1凸部111u用铜、钼等导电性材料构成,U相第1凸部111u和U相第2导电板62u经由接合材料J接合即可。在该情况下,U相第1凸部111u作为热体(heat mass)发挥作用。同样地,U相第3凸部112u和U相第2延伸部63bu也可以分体地设置,二者也可以经由接合材料J接合。

〇也可以是在下臂开关元件52u~52w之上层叠上臂开关元件51u~51w的结构。总之,“第1开关元件”既可以是上臂开关元件,也可以是下臂开关元件。对于“第2开关元件”也是同样的。

〇变换器模块43是具有3个单元64u~64w的结构,但不限于此,单元数量是任意的。例如,单元也可以是一个。

〇变换器模块43是用于搭载于车辆中的电动压缩机10的电动马达13的驱动的元件,但不限于此,对于用途,是任意的。例如,在行驶用马达搭载于车辆中的情况下,也可以将本变换器模块43用于行驶用马达的驱动。

〇半导体模块并不限于变换器模块43,而是任意的。例如,半导体模块既可以是DC/DC转换器模块,也可以是充电器模块。

〇U相第1凸部81u为从Z方向观察时与U相上臂发射极51eu相同的形状,但不限于此。U相第1凸部81u只要在从Z方向观察时不从U相上臂发射极51eu露出的范围内,则可以采用任意的形状。另外,U相第1凸部81u只要在与U相上臂控制端子73u之间不会干涉的范围内,则也可以从Z方向观察时从U相上臂发射极51eu露出少许。但是,如果着眼于绝缘性的观点,则U相第1凸部81u位于从方向观察时的U相上臂发射极51eu的投影范围内即可。

〇发射极51eu~52ew、集电极51cu~52cw以及栅电极51gu~52gw的具体形状以及位置是任意的。例如,上臂栅电极51gu~51gw和下臂栅电极52gu~52gw从Z方向观察时也可以重叠。另外,集电极51cu~52cw也可以是形成在元件下表面51au~52aw的一部分的结构。

〇各控制焊盘71u~72w的位置、形状只要能够以控制端子73u~74w彼此不会干涉的方式配置,就为任意的。

〇U相上臂控制端子73u的一部分和U相下臂控制端子74u的一部分也可以以具有高低差的状态在Z方向上重叠。其它相也是同样的。

〇第3导电板63的具体形状是任意的。例如,也可以省略第3凸部83u~83w和/或第4凸部84u~84w。

〇U相上臂开关元件51u和U相下臂开关元件52u也可以以从Z方向观察时互相错开的状态进行层叠。换句话说,也可以在U相上臂开关元件51u和U相下臂开关元件52u中存在互相不重合的区域。但是,如果着眼于能够降低安装面积这一点,则两个U相开关元件51u、52u也可以以U相上臂开关元件51u的周缘51xu和U相下臂开关元件52u的周缘52xu对齐的状态进行层叠。

〇半导体模块也可以构成为以下那样。即,半导体模块具备:第1导电板;载置在所述第1导电板上的、使用碳化硅构成的开关元件;设置在所述开关元件之上的第2导电板;层叠在所述第2导电板之上的、使用碳化硅构成的SiC元件;以及控制端子。所述开关元件具备:第1元件上表面,其形成有第1上侧电极和接合了所述控制端子的栅电极;和第1元件下表面,其形成有与所述第1导电板接合了的第1下侧电极,该第1元件下表面是与所述第1元件上表面相反一侧的面。所述SiC元件具备:第2元件上表面,其形成有第2上侧电极;以及第2元件下表面,其形成有第2下侧电极,该第2元件下表面是与第1元件上表面相反一侧的面。所述第2导电板包括:第2上侧导电板面,其是载置有所述SiC元件的面,与所述第2下侧电极接合、且覆盖了整个所述第2元件下表面;以及第2下侧导电板面,其是与所述第2上侧导电板面相反一侧的面,与所述第1元件上表面相向。在所述第2下侧导电板面设置有从该第2下侧导电板面向所述第1元件上表面突出且与所述第1上侧电极接合的凸部,从所述开关元件和所述SiC元件的层叠方向观察时,所述凸部设置在与所述栅电极不重叠的位置。所述控制端子的一部分进入到所述栅电极与所述第2下侧导电板面之间。

如上述这样,开关元件以外的SiC元件也可以经由第2导电板层叠在开关元件之上。作为开关元件以外的SiC元件,可以考虑例如使用碳化硅而构成的二极管等。在该情况下,阳极电极或阴极电极的任一方对应于第2上侧电极,另一方对应于下侧电极。另外,作为开关元件,也可以是在元件下表面形成发射极、在元件上表面形成集电极的结构。

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