WO2022215352A1 - パワーモジュール - Google Patents

Abstract

入力導体と、前記入力導体から入力される電力を変換するパワー半導体素子と、前記パワー半導体素子が実装された基板と、前記パワー半導体素子によって変換された電力を出力する出力導体と、を備え、前記基板は、前記パワー半導体素子と電気的に接続された回路パターンが形成された回路パターン部と、前記回路パターン部と電気的に絶縁された非回路パターン部と、を有し、前記出力導体は、基部と、前記基部の端部から前記回路パターン部に到るように延びるとともに、前記回路パターン部に電気的に接続される第一接続部と、前記基部から延びるとともに、前記非回路パターン部に熱伝導可能に接続される第二接続部と、を有するパワーモジュール。

Description

パワーモジュール

　本開示は、パワーモジュールに関する。
　本願は、２０２１年４月６日に日本に出願された特願２０２１－０６４９１７号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　モータを駆動するためのインバータ等の電力変換装置においては、パワーモジュール等に流れる電流の大きさに応じて発熱が生じる。そのため、このような発熱から半導体素子やコンデンサ等の部品を保護する必要がある。例えば、特許文献１においては、スイッチング素子とコンデンサとを接続する接続部を、電気絶縁材及び伝熱材を介して冷却器に接続することで、スイッチング素子からコンデンサへの伝熱を抑えて、コンデンサを過温度保護する技術が提案されている。

特開２０１７－１８８９９８号公報

　ところで、上記のような電力変換装置のパワーモジュールにおいては、出力電流をモニタリングするために、出力バスバー等の出力導体に電流センサが設けられている場合がある。このような出力導体の温度は、パワーモジュールに流れる電流が増大すると、電流センサの使用温度範囲の上限制約を超えてしまう可能性がある。

　その一方で、上記特許文献１のような冷却構造で、パワーモジュールの出力導体を冷却しようとした場合、パワーモジュール用の冷却器とは別の冷却構造を設ける必要があり、電力変換装置が肥大化してしまうという課題がある。

　本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、電力変換装置の肥大化を抑制しつつ出力導体を冷却することができるパワーモジュールを提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本開示に係るパワーモジュールは、入力導体と、前記入力導体から入力される電流を変換するパワー半導体素子と、前記パワー半導体素子が実装された基板と、前記パワー半導体素子によって変換された前記電流を出力する出力導体と、を備え、前記基板は、前記パワー半導体素子と電気的に接続された回路パターンが形成された回路パターン部と、前記回路パターン部と電気的に絶縁された非回路パターン部と、を有し、前記出力導体は、基部と、前記基部から前記回路パターン部に到るように延びるとともに、前記回路パターン部に電気的に接続される第一接続部と、前記基部から前記非回路パターン部に到るように延びるとともに、前記非回路パターン部に熱伝導可能に接続される第二接続部と、を有する。

　本開示によれば、電力変換装置の肥大化を抑制しつつ出力端子を冷却することができるパワーモジュールを提供することができる。

本開示の第一実施形態に係るパワーモジュールの斜視図である。 本開示の第二実施形態に係るパワーモジュールの斜視図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線方向の断面を斜め上方から見た図である。

［第一実施形態］
（パワーモジュール）
　以下、本開示の第一実施形態に係るパワーモジュールについて、図面を参照して説明する。
　本実施形態のパワーモジュールは、例えば、インバータやコンバータ等の電力変換装置が備える電力変換回路の一部を構成している。なお、本実施形態におけるパワーモジュールとしては、入力された直流電流を交流電流に変換して出力するインバータを構成する場合を一例にして説明する。

　図１は、第一実施形態に係るパワーモジュールの斜視図である。
　図１に示すように、本実施形態のパワーモジュール１は、ベースプレート１０と、入力導体２０と、パワー半導体素子１２と、冷却器４０と、出力導体３０と、放熱シートＳと、電流センサ６０と、ケース５０と、を備えている。

（ベースプレート）
　ベースプレート１０は、ベースプレート本体１１と、基板１５と、を有している。
　ベースプレート本体１１は、平板状を成す部材である。本実施形態のベースプレート本体１１は、例えば銅などの金属により形成されている。ベースプレート本体１１は、第一面１１ａ及び第一面１１ａの裏側に位置する第二面１１ｂを有している。即ち、ベースプレート本体１１の第一面１１ａと第二面１１ｂとは背合わせになっている。以下の説明においては、ベースプレート本体１１が延びている方向を面内方向と称する。

　基板１５は、基板本体１６と、回路パターン部Ａと、非回路パターン部Ｂと、を有している。
　基板本体１６は、平板状を成す部材である。基板本体１６は、例えば、セラミック等の絶縁材料により形成されている。基板本体１６は、表面及び該表面の裏側に位置する裏面を有し、基板本体１６の裏面が、ベースプレート本体１１の第一面１１ａに接合材等（図示省略）を介して接合されている。なお、基板本体１６を形成する絶縁材料としては、紙フェノール、紙エポキシ、ガラスコンポジット、ガラスエポキシ、ガラスポリイミド、フッ素樹脂等も採用することもできる。

　回路パターン部Ａは、基板本体１６のうち、回路パターンＣが設けられた領域である。回路パターンＣは、基板本体１６の表面等に形成されている。より詳しくは、回路パターンＣは、銅箔等の金属により形成され、基板本体１６の表面等に基板本体１６と一体に形成されている。

　回路パターン部Ａに形成された回路パターンＣは、入力回路パターン（図示省略）と、出力回路パターン（図示省略）と、制御回路パターン（図示省略）と、を有している。入力回路パターンは、後述のパワー半導体素子１２に電流を入力するために設けられた回路パターンである。出力回路パターンは、パワー半導体素子１２が変換した電流を出力するために設けられた回路パターンである。制御回路パターンは、パワー半導体素子１２を制御するための制御信号を生成する制御部（図示省略）を接続するために設けられた回路パターンである。

　非回路パターン部Ｂは、回路パターン部Ａとは電気的に絶縁され独立して設けられている。この非回路パターン部Ｂは、基板本体１６のうち、回路パターン部Ａの形成されていない領域である。つまり、非回路パターン部Ｂには、上記回路パターンＣは設けられていない。非回路パターン部Ｂは、基板本体１６の表面に設けられた接続パターン部Ｎを有している。この接続パターン部Ｎは、回路パターン部Ａに形成された回路パターンＣとは電気的に絶縁されている。

　本実施形態の接続パターン部Ｎは、銅等の金属箔により形成された長方形状のパターンである。より詳しくは、接続パターン部Ｎは、基板本体１６の表面に形成されるとともに、基板本体１６と一体に形成されている。ここで、本実施形態の非回路パターン部Ｂは、基板本体１６の表面において面内方向に離間して二つが設けられている。以下、これら二つの非回路パターン部Ｂを、それぞれ第一の非回路パターン部Ｂ１、第二の非回路パターン部Ｂ２と称する。

（入力導体）
　入力導体２０は、パワーモジュール１の外部に設けられている電流供給源（図示省略）からコンデンサ等（図示省略）を介して入力される電流を受け入れる導体である。入力導体２０は、入力端子２１と、入力接続部２２と、を有している。

　入力端子２１は、平面視矩形状を成す平板状の部材である。入力端子２１の中央部には、締結孔３４が形成されている。本実施形態においては、二つの入力端子２１が並んで配置されている。これら二つの入力端子２１には、それぞれ電流入力用導体である入力バスバー（図示省略）の端部がボルト締結され、これにより、入力端子２１はが入力バスバーと電気的に接続される。

　入力接続部２２は、入力端子２１と回路パターンＣとを電気的に接続している。つまり、入力接続部２２は、入力導体２０に流入した電流を、回路パターンＣへ導いている。この回路パターンＣへ流入した電流は、回路パターンＣ上に設けられた複数のパワー半導体素子１２へ分配される。本実施形態における入力端子２１及び入力接続部２２は、例えば、銅等を含む金属で形成され、入力端子２１から回路パターン部Ａに向かって延びている。

（パワー半導体素子）
　パワー半導体素子１２は、例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ、ＦＷＤ等であり、基板本体１６の回路パターンＣ上に実装されている。本実施形態においては、六つのパワー半導体素子１２がベースプレート１０の第一面１１ａ側に実装されている場合を例示している。パワー半導体素子１２は、入力用端子（図示省略）と出力用端子（図示省略）と制御用端子（図示省略）とを有している。

　入力用端子（図示省略）は、回路パターンＣの入力回路に接合材等を介して電気的に接続されている。出力用端子（図示省略）には、例えば、導線としてのリードフレーム（図示省略）の一端が電気的に接続される。リードフレーム（図示省略）の他端は、回路パターンＣの出力回路パターン（図示省略）に電気的に接続されている。制御用端子（図示省略）には、回路パターンＣの制御回路に接続されている制御部より生成される制御信号が入力される。パワー半導体素子１２は、この制御用端子（図示省略）を介して入力された制御信号に従ってスイッチングを行う。

（冷却器）
　冷却器４０は、回路パターン部Ａと、非回路パターン部Ｂと、を冷却する。冷却器４０は、接合材等を介して、ベースプレート本体１１の第二面１１ｂに固定されている。冷却器４０は、冷却器筐体４１と、冷媒入口部４２と、冷媒出口部４３と、を有している。

　なお、図示省略しているが、本実施形態の冷却器４０は、例えば、冷却器基部と、放熱フィンとを更に備えている。冷却器基部は、例えば、平板状を成し、接合材等を介して、基板本体１６の第二面１１ｂに接合される接合面と、該接合面と背合わせとなり、放熱フィンが設けられるフィン面と、を有している。放熱フィンは、冷却器基部のフィン面から延びるように複数が設けられている。パワー半導体素子１２の熱は、回路パターンＣ、基板本体１６、及び冷却器基部（図示省略）を介して放熱フィン（図示省略）に伝導される。

　冷却器筐体４１は、接合材等を介してベースプレート１０の第二面１１ｂに接合されている。本実施形態の冷却器筐体４１は、上記冷却器基部（図示省略）及び放熱フィン（図示省略）を覆っている。

　冷媒入口部４２は、冷却器筐体４１に設けられており、パワーモジュール１外部に設けられている冷媒供給装置（図示省略）から供給される冷媒Ｗが流入する。
　冷媒出口部４３は、冷却器筐体４１に設けられており、冷媒入口部４２から流入した冷媒Ｗが流出し、例えば、冷媒供給装置へ戻される。本実施形態において、冷媒Ｗには、例えば水が採用される。なお、冷媒Ｗには、水以外の液体を採用してもよい。

　上述した冷却器４０の放熱フィン（図示省略）は、冷却器筐体４１とベースプレート１０とによって画成されて冷媒Ｗの流れる冷媒流路（図示省略）に浸漬されている。放熱フィン（図示省略）は、冷媒流路（図示省略）内を流れる冷媒Ｗと常時熱交換を行う。これにより、回路パターンＣ、基板本体１６、冷却器基部（図示省略）を介して放熱フィン（図示省略）に伝導されたパワー半導体素子１２の熱は、冷媒Ｗに放散されることとなる。

　ベースプレート本体１１と基板本体１６との接合、パワー半導体素子１２と回路パターンＣとの接合、基板本体１６と冷却器基部との接合、及びベースプレート本体１１と冷却器筐体４１との接合に用いられる接合材は、例えば半田を採用することができる。なお、半田以外の接合材としては、例えば、焼結材（金属やセラミック等の粉末）や接着剤などを例示することができる。

　上述した冷却器基部（図示省略）、放熱フィン（図示省略）、冷却器筐体４１、冷媒入口部４２、及び冷媒出口部４３は、例えば、アルミニウムを材料として採用することができる。なお、冷却器基部（図示省略）、放熱フィン（図示省略）、冷却器筐体４１、冷媒入口部４２、及び冷媒出口部４３を構成するアルミニウム以外の材料としては、鉄、銅、セラミック等を例示することができる。

（出力導体）
　出力導体３０は、パワー半導体素子１２によって変換された電流を出力する導体である。出力導体３０は、基部３１と、第一接続部３２と、第二接続部３３と、を有している。

　基部３１は、ベースプレート１０の第一面１１ａに設けられている基板１５と対向する位置から、ベースプレート１０の外部に向かって延びている。本実施形態の出力導体３０としては、電流出力用のバスバーを用いている。この出力導体３０の基部３１のうち、外側端部には、締結孔３４が形成されている。この基部３１の外側端部には、例えば、電流出力用の出力配線（図示省略）がボルト等により締結可能とされている。

　第一接続部３２は、基部３１から回路パターン部Ａに到るように延びている。本実施形態の第一接続部３２は、基部３１のうち、上記外側端部とは反対側の内側端部から回路パターン部Ａに到るように延びている。この第一接続部３２は、基部３１と、回路パターン部Ａの回路パターンＣとを電気的に接続している。

　第二接続部３３は、基部３１から非回路パターン部Ｂに到るように延びている。本実施形態の第二接続部３３は、基部３１のうち、上記内側端部から非回路パターン部Ｂの接続パターンＮに到るように延びている。この第二接続部３３は、基部３１と、非回路パターン部Ｂの接続パターン部Ｎとの間を熱伝導可能に接続している。さらに、本実施形態の第二接続部３３は、二つの非回路パターン部Ｂのうちの、第一の非回路パターン部Ｂ１に接続されている。なお、第二接続部３３は、第二の非回路パターン部Ｂ２に接続していてもよい。

　上述した基部３１、第一接続部３２、及び第二接続部３３は、例えば、銅等の金属により一体に形成することができる。なお、基部３１、第一接続部３２、及び第二接続部３３を形成する材料は銅等の金属に限られない。例えば、通電可能で且つ熱伝導可能であれば金属以外の材料を用いてこれら基部３１、第一接続部３２、及び第二接続部３３を形成してもよい。

（放熱シート）
　放熱シートＳは、出力導体３０の基部３１及び第二接続部３３の表面を覆うように設けられている。放熱シートＳは、例えば、接着剤等を介して基部３１及び第二接続部３３の表面に貼付されている。放熱シートＳは、出力導体３０の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有した材料で形成されている。放熱シートＳは、温度が高い箇所から低い箇所に向かって積極的に熱伝導させることが可能となっている。

　この放熱シートＳとしては、例えば、熱伝導材料であるグラファイトシートを採用することができる。このような放熱シートＳを設けることで、基部３１に発生した熱を、第一接続部３２ではなく第二接続部３３へ伝導させ、第一の非回路パターン部Ｂ１へ積極的に伝導させることが可能となっている。

（電流センサ）
　電流センサ６０は、出力導体３０を流れる電流値を検出するセンサである。この電流センサ６０は、出力導体３０の基部３１の一部の外面を取り囲むように設けられている。言い換えれば、電流センサ６０は、カレントトランス等、出力導体３０の基部３１に流れる電流値を出力導体３０と非接触状態で測定可能な貫通型電流センサである。

（ケース）
　ケース５０は、基板１５、第一接続部３２、及び第二接続部３３を少なくとも外側から囲っている。言い換えれば、ケース５０は、基板１５を囲むように、基板１５の外縁部に沿って形成されている。ケース５０は、ベースプレート本体１１の第一面１１ａから突出するように配置されている。このケース５０は、ベースプレート本体１１の第一面１１ａに、接着剤等を介して固定されている。このケース５０は、例えば、合成樹脂であるＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の絶縁材料により形成することができる。なお、ケース５０を形成する材料は、絶縁材料に限られない。

（作用効果）
　上記第一実施形態に係るパワーモジュール１は、入力導体２０と、入力導体２０から入力される電流を変換するパワー半導体素子１２と、パワー半導体素子１２が実装されたベースプレート１０と、パワー半導体素子１２によって変換された電流を出力する出力導体３０と、を備え、ベースプレート１０は、パワー半導体素子１２と電気的に接続された回路パターンＣが形成された回路パターン部Ａと、回路パターン部Ａと電気的に絶縁された非回路パターン部Ｂと、を有し、出力導体３０は、基部３１と、基部３１から回路パターン部Ａに到るように延びるとともに、回路パターン部Ａに電気的に接続される第一接続部３２と、基部３１から非回路パターン部Ｂに到るように延びるとともに、非回路パターン部Ｂに熱伝導可能に接続される第二接続部３３と、を有している。

　このような構成によれば、パワー半導体素子１２に変換された出力電流が出力導体３０を流れることにより、出力導体３０の基部３１において電流の大きさに応じた熱が発生する。しかし、この熱は、出力導体３０を伝導する過程において、基部３１から第二接続部３３に伝導する。そして、第二接続部３３に伝導した熱は、第二接続部３３から非回路パターン部Ｂに伝導する。つまり、基部３１で生じた熱を、非回路パターン部Ｂへ逃がし、したがって、基部３１を間接的に冷却することができる。したがって、出力導体３０に、例えば冷却器等を追設する必要がなくなる。即ち、電力変換装置の肥大化を抑制しつつ出力導体３０を冷却することができる。
　また、上記構成により、基部３１の温度上昇を抑えることができるため、例えば、基部３１の一部の外面を取り囲むように電流センサ６０が設けられている場合に、電流センサ６０の温度を、電流センサ６０の使用温度範囲内に保つことができる。

　また、上記第一実施形態に係るパワーモジュール１は、基部３１及び第二接続部３３の表面を覆うように設けられた放熱シートＳをさらに備えている。

　このような構成によれば、出力導体３０の基部３１で発生した熱を第二接続部３３へ積極的に伝導させることができる。さらに、第二接続部３３の熱も、非回路パターン部Ｂに積極的に伝導させることができる。したがって、基部３１において生じる熱を効果的に非回路パターン部Ｂへ逃がすことができる。また、放熱シートＳが基部３１の表面を覆うことで、放熱シートＳの内側から外側にかけて熱が放散されにくくなる断熱効果を発揮する。これにより、放熱シートＳは、基部３１の表面から放散される熱を、主として放熱シートＳと基部３１との間である内側に留めることができる。したがって、例えば、電流センサ６０の設置箇所において、放熱シートＳよりも外側へ放散される熱の量を低減することができる。

　また、上記第一実施形態に係るパワーモジュール１は、基板１５、第一接続部３２、及び第二接続部３３を少なくとも外側から囲うケース５０をさらに備えている。

　このような構成によれば、ケース５０の内側に第一接続部３２及び第二接続部３３の両方が収容されているため、ケース５０の外部に基部３１を冷却するための冷却構造を別途設けることなく、第二接続部３３を介して基部３１を冷却することができる。

　また、上記第一実施形態に係るパワーモジュール１は、回路パターン部Ａと、非回路パターン部Ｂと、を冷却する冷却器４０をさらに備える。

　このような構成によれば、回路パターン部Ａを冷却する冷却器４０によって、非回路パターン部Ｂを冷却することができる。したがって、非回路パターン部Ｂを冷却するための冷却構造を別途設ける必要が無い。そして、冷却器４０によって非回路パターン部Ｂを冷却することにより、非回路パターン部Ｂに接続されている第二接続部３３を冷却することができる。したがって、第一接続部３２のみを有している場合よりも、基部３１の温度上昇を抑えることができる。

　また、上記第一実施形態に係るパワーモジュール１において、ベースプレート１０は、非回路パターン部Ｂに形成された接続パターン部Ｎをさらに有し、第二接続部３３は、接続パターン部Ｎに接続されている。

　このような構成によれば、例えば、接合材としての半田を用いて、第二接続部３３を容易に非回路パターン部Ｂへ熱伝導可能に接続することができる。

［第二実施形態］
　以下、本開示の第二実施形態に係るパワーモジュールについて図２及び図３を参照して説明する。第二実施形態では、第一実施形態のパワーモジュール１が備える出力導体３０の構成が一部異なり、第二実施形態のパワーモジュールは、第一実施形態で説明した放熱シートＳを備えていない構成である。第一実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

　図２は、第二実施形態に係るパワーモジュールの斜視図である。図２に示すように、本実施形態のパワーモジュール１の出力導体３０は、複数の第二接続部３３を有している。本実施形態において、第二接続部３３は、二つが基部３１に設けられている。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線方向の断面を斜め上方から見た図である。

（出力導体）
　出力導体３０は、パワー半導体素子１２によって変換された電流を出力する導体である。出力導体３０は、第一実施形態と同様に、基部３１と、第一接続部３２と、第二接続部３３と、を有している。
　基部３１は、ベースプレート１０の第一面１１ａに設けられている基板１５と対向する位置からベースプレート１０の外部に向かって延びている。基部３１は、基部本体３１ａと、断熱層３１ｂと、熱伝導層３１ｃと、を有している。

　基部本体３１ａは、導体であり、銅等の金属により形成されている。
　断熱層３１ｂは、基部本体３１ａの外面に層状に設けられている。断熱層３１ｂとしては、合成樹脂であるＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の絶縁材料を採用することができる。なお、ＰＰＳ以外の絶縁材料を、断熱層３１ｂに採用してもよい。
　熱伝導層３１ｃは、銅等の金属によって形成されており、断熱層３１ｂを覆うように層状に設けられている。

　第一接続部３２は、基部３１の基部本体３１ａから回路パターン部Ａに到るように延びている。第一接続部３２は、基部本体３１ａと回路パターン部Ａの回路パターンＣとを電気的に接続している。

　第二接続部３３は、基部３１の熱伝導層３１ｃから非回路パターン部Ｂに到るように延びている。第二接続部３３は、熱伝導層３１ｃと非回路パターン部Ｂとを熱伝導可能に接続している。より詳しくは、第二接続部３３は、非回路パターン部Ｂの接続パターン部Ｎに接続されている。

　本実施形態においては、二つの第二接続部３３が熱伝導層３１ｃから延びている。これら二つの第二接続部３３は、第一の非回路パターン部Ｂ１の接続パターン部Ｎと、第二の非回路パターン部Ｂ２の接続パターン部Ｎにそれぞれ接続されている。二つの第二接続部３３は、基部本体３１ａ及び断熱層３１ｂを間に挟んで、一方（図３の断面において上側の熱伝導層３１ｃ）が第一の非回路パターン部Ｂ１に接続されており、他方（図３の断面において下側の熱伝導層３１ｃ）が第二の非回路パターン部Ｂ２にそれぞれ接続されている。

　本実施形態において、基部本体３１ａ、熱伝導層３１ｃ、第一接続部３２、及び第二接続部３３には、例えば、銅等の金属を採用することができる。

（作用効果）
　上記第二実施形態に係るパワーモジュール１において、基部３１は、基部本体３１ａと、基部本体３１ａの外面に設けられている断熱層３１ｂと、断熱層３１ｂを覆う熱伝導層３１ｃと、を有し、第二接続部３３は、熱伝導層３１ｃから延びている。

　このような構成によれば、断熱層３１ｂが基部本体３１ａの表面に設けられていることにより、断熱層３１ｂは、基部本体３１ａの表面から放散される熱を、主として断熱層３１ｂと基部本体３１ａとの間である内側に留めることができる。したがって、断熱層３１ｂよりも外側へ放散される熱の量を低減することができる。そして、熱伝導層３１ｃは、断熱層３１ｂを介して基部本体３１ａから伝導してしまう熱を、第二接続部３３に伝導させる。第二接続部３３に伝導した熱は、最終的に非回路パターン部Ｂに伝導する。つまり、基部本体３１ａの熱を非回路パターン部Ｂに逃がし、基部本体３１ａを冷却することができる。

　また、上記第二実施形態に係るパワーモジュール１において、第二接続部３３は、基部３１から複数が延びている。

　このような構成によれば、基部３１において生じる熱を、より効果的に非回路パターン部Ｂに逃がすことができる。

［その他の実施形態］
　以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成は各実施形態の構成に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内での構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本開示は実施形態によって限定されることはない。

　上記第一実施形態では、第二接続部３３は、第一の非回路パターン部Ｂ１又は第二の非回路パターン部Ｂ２に接続される構成であるが、両方の非回路パターン部Ｂに接続される構成であってもよい。これにより、基部３１において生じる熱を、より多く非回路パターン部Ｂに逃がすことができる。

　また、上記実施形態では、パワーモジュール１は、インバータの電力変換回路に用いられるとされているが、インバータの電力変換回路に限定されることはない。半導体装置は、交流電流を入力とし、直流電流を出力とするコンバータの電力変換回路や、直流電流の電圧の大きさを変更するレギュレータの昇圧回路等の一部を構成してもよい。

［付記］
　上記実施形態に記載のパワーモジュールは、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係るパワーモジュール１は、入力導体２０と、前記入力導体２０から入力される電流を変換するパワー半導体素子１２と、前記パワー半導体素子１２が実装された基板１５と、前記パワー半導体素子１２によって変換された前記電流を出力する出力導体３０と、を備え、前記基板１５は、前記パワー半導体素子１２と電気的に接続された回路パターンＣが形成された回路パターン部Ａと、前記回路パターン部Ａと電気的に絶縁された非回路パターン部Ｂと、を有し、前記出力導体３０は、基部３１と、前記基部３１の端部から前記回路パターン部Ａに到るように延びるとともに、前記回路パターン部Ａに電気的に接続される第一接続部３２と、前記基部３１から前記非回路パターン部に到るように延びるとともに、前記非回路パターン部Ｂに熱伝導可能に接続される第二接続部３３と、を有する。

　このような構成によれば、パワー半導体素子１２に変換された出力電流が出力導体３０を流れることにより、出力導体３０の基部３１において電流の大きさに応じた熱が発生する。しかし、この熱は、出力導体３０を伝導する過程において、基部３１から第二接続部３３に伝導する。そして、第二接続部３３に伝導した熱は、第二接続部３３からに非回路パターン部Ｂに伝導する。つまり、基部３１で生じた熱を、非回路パターン部Ｂへ逃がし、基部３１を冷却することができる。したがって、出力導体３０に、例えば冷却器等を追設する必要がなくなる。即ち、電力変換装置の肥大化を抑制しつつ出力導体３０を冷却することができる。また、上記構成によれば、基部３１の温度上昇を抑えることができるため、例えば、基部３１の一部の外面を取り囲むように電流センサ６０が設けられている場合に、電流センサ６０の温度を、電流センサ６０の使用温度範囲内に保つことができる。

（２）第２の態様に係るパワーモジュール１は、（１）のパワーモジュール１であって、前記基部３１及び前記第二接続部３３の表面を覆うように設けられている放熱シートＳをさらに備えてもよい。

　このような構成によれば、出力導体３０の基部３１で発生した熱を第二接続部３３へ積極的に伝導させることができる。さらに、第二接続部３３の熱も、非回路パターン部Ｂに積極的に伝導させることができる。したがって、基部３１において生じる熱を効果的に非回路パターン部Ｂへ逃がすことができる。また、放熱シートＳが基部３１の表面を覆うことで、放熱シートＳの内側から外側にかけて熱が放散されにくくなる断熱効果を発揮する。これにより、放熱シートＳは、基部３１の表面から放散される熱を、主として放熱シートＳと基部３１との間である内側に留めることができる。したがって、放熱シートＳよりも外側へ放散される熱の量を低減することができる。

（３）第３の態様に係るパワーモジュール１は、（１）のパワーモジュール１であって、前記基部３１は、基部本体３１ａと、前記基部本体３１ａの外面に設けられている断熱層３１ｂと、前記断熱層３１ｂを覆う熱伝導層３１ｃと、を有し、前記第二接続部３３は、前記熱伝導層３１ｃから延びていてもよい。

　このような構成によれば、断熱層３１ｂが基部本体３１ａの表面に設けられていることにより、断熱層３１ｂは、基部本体３１ａの表面から放散される熱を、主として断熱層３１ｂと基部本体３１ａとの間である内側に留めることができる。したがって、断熱層３１ｂよりも外側へ放散される熱の量を低減することができる。そして、熱伝導層３１ｃは、断熱層３１ｂを介して基部本体３１ａから伝導してしまう熱を、第二接続部３３に伝導させる。第二接続部３３に伝導した熱は、最終的に非回路パターン部Ｂに伝導する。つまり、基部本体３１ａの熱を非回路パターン部Ｂに逃がし、基部本体３１ａを冷却することができる。

（４）第４の態様に係るパワーモジュール１は、（１）から（３）のいずれかのパワーモジュール１であって、前記第二接続部３３は、前記基部３１から複数が延びていてもよい。

　このような構成によれば、基部３１において生じる熱を、より効果的に非回路パターン部Ｂに逃がすことができる。

（５）第５の態様に係るパワーモジュール１は、（１）から（４）のいずれかのパワーモジュール１であって、前記基板１５、前記第一接続部３２、及び前記第二接続部３３を少なくとも外側から囲うケース５０をさらに備えてもよい。

　このような構成によれば、ケース５０の内側に第一接続部３２及び第二接続部３３の両方が収容されているため、ケース５０の外部に基部３１を冷却するための冷却構造を別途設けることなく、第二接続部３３を介して基部３１を冷却することができる。

（６）第６の態様に係るパワーモジュール１は、（１）から（５）のいずれかのパワーモジュール１であって、前記回路パターン部Ａと、前記非回路パターン部Ｂと、を冷却する冷却器４０をさらに備えてもよい。

　このような構成によれば、回路パターン部Ａを冷却する冷却器４０によって、非回路パターン部Ｂを冷却することができる。したがって、非回路パターン部Ｂを冷却するための冷却構造を別途設ける必要が無い。そして、冷却器４０によって非回路パターン部Ｂを冷却することにより、非回路パターン部Ｂに接続されている第二接続部３３を冷却することができる。したがって、第一接続部３２のみを有している場合よりも、基部３１の温度上昇を抑えることができる。

（７）第７の態様に係るパワーモジュール１は、（１）から（６）のいずれかのパワーモジュール１であって、前記基板１５は、前記非回路パターン部Ｂに形成された接続パターン部Ｎをさらに有し、前記第二接続部３３は、前記接続パターン部Ｎに接続されていてもよい。

　このような構成によれば、例えば、接合材としての半田を用いて、第二接続部３３を容易に非回路パターン部Ｂへ熱伝導可能に接続することができる。

　本開示によれば、電力変換装置の肥大化を抑制しつつ出力端子を冷却することができるパワーモジュールを提供することができる。

１…パワーモジュール　１０…ベースプレート　１１…ベースプレート本体　１１ａ…第一面　１１ｂ…第二面　１２…パワー半導体素子　１５…基板　１６…基板本体　２０…入力導体　２１…入力端子　２２…入力接続部　３０…出力導体　３１…基部　３１ａ…基部本体　３１ｂ…断熱層　３１ｃ…熱伝導層　３２…第一接続部　３３…第二接続部　３４…締結孔　４０…冷却器　４１…冷却器筐体　４２…冷媒入口部　４３…冷媒出口部　５０…ケース　６０…電流センサ　Ａ…回路パターン部　Ｂ…非回路パターン部　Ｂ１…第一の非回路パターン部　Ｂ２…第二の非回路パターン部　Ｃ…回路パターン　Ｇ…放熱シート　Ｎ…接続パターン部　Ｗ…冷媒

Claims (7)

1. 　入力導体と、
   　前記入力導体から入力される電流を変換するパワー半導体素子と、
   　前記パワー半導体素子が実装された基板と、
   　前記パワー半導体素子によって変換された前記電流を出力する出力導体と、
   を備え、
   　前記基板は、
   　前記パワー半導体素子と電気的に接続された回路パターンが形成された回路パターン部と、
   　前記回路パターン部と電気的に絶縁された非回路パターン部と、
   を有し、
   　前記出力導体は、
   　基部と、
   　前記基部から前記回路パターン部に到るように延びるとともに、前記回路パターン部に電気的に接続される第一接続部と、
   　前記基部から前記非回路パターン部に到るように延びるとともに、前記非回路パターン部に熱伝導可能に接続される第二接続部と、を有するパワーモジュール。
2. 　前記基部及び前記第二接続部の表面を覆うように設けられている放熱シートをさらに備える請求項１に記載のパワーモジュール。
3. 　前記基部は、
   　基部本体と、
   　前記基部本体の外面に設けられている断熱層と、
   　前記断熱層を覆う熱伝導層と、
   を有し、
   　前記第二接続部は、前記熱伝導層から延びている請求項１に記載のパワーモジュール。
4. 　前記第二接続部は、前記基部から複数が延びている請求項１から３のいずれか一項に記載のパワーモジュール。
5. 　前記基板、前記第一接続部、及び前記第二接続部を少なくとも外側から囲うケースをさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載のパワーモジュール。
6. 　前記回路パターン部と、前記非回路パターン部と、を冷却する冷却器をさらに備える請求項１から５のいずれか一項に記載のパワーモジュール。
7. 　前記基板は、
   　前記非回路パターン部に形成された接続パターン部をさらに有し、
   　前記第二接続部は、前記接続パターン部に接続されている請求項１から６のいずれか一項に記載のパワーモジュール。

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