技术摘要：
本发明提供一种半导体模块，其具备多个半导体元件、以及与多个半导体元件电连接的第一电力端子、第二电力端子和第三电力端子。多个半导体元件具有在第一电力端子与第二电力端子之间电连接的至少一个上臂开关元件、以及在第二电力端子与第三电力端子之间电连接的至少一  全部
背景技术：
日本特开2015-112015号公报公开了一种半导体模块及使用该半导体模块的电力 变换装置。该半导体模块具备多个半导体元件、以及与多个半导体元件电连接的第一电力 端子、第二电力端子和第三电力端子。多个半导体元件具有：在第一电力端子与第二电力端 子之间电连接的上臂开关元件、以及在第二电力端子与第三电力端子之间电连接的下臂开 关元件。 在上述电力变换装置中，如果将上臂开关元件以及下臂开关元件的数量分别设为 多个，则能够增大可处理的容许电流。在该情况下，作为一个方式，可以考虑在半导体模块 内分别追加新的上臂开关元件以及下臂开关元件。然而，由于半导体模块内的开关元件增 加至少两个，因此半导体模块必然大型化。其结果，不仅是半导体模块，电力变换装置也可 能需要进行大幅的设计变更。与此相对，可以考虑不变更半导体模块的结构，而是准备多个 半导体模块并将这些半导体模块并联连接。在该情况下，电力变换装置所需的设计变更也 往往相对较小。然而，通过单纯增加半导体模块的数量，会导致电力变换装置的大型化。本 说明书提供一种能够至少部分地解决这些问题的技术。
技术实现要素：
在本说明书公开的技术中，允许在一个半导体模块中上臂开关元件的数量与下臂 开关元件的数量彼此不同。由此，能够抑制半导体模块的大型化，并且能够抑制所需的半导 体模块的数量。例如，考虑电力变换装置需要三个上臂开关元件和三个下臂开关元件的情 况。在该情况下，根据本技术，将两个半导体模块并联连接，并且在一个半导体模块中仅追 加新的上臂开关元件，在另一个半导体模块中仅追加新的下臂开关元件。由此，能够抑制每 个半导体模块的大型化，并且能够抑制所需的半导体模块的数量的增加。 本技术的一个方面公开了一种半导体模块。该半导体模块具备多个半导体元件、 以及与多个半导体元件电连接的第一电力端子、第二电力端子和第三电力端子。多个半导 体元件具有在第一电力端子与第二电力端子之间电连接的至少一个上臂开关元件、以及在 第二电力端子与第三电力端子之间电连接的至少一个下臂开关元件。而且，至少一个上臂 开关元件的数量与至少一个下臂开关元件的数量不同。 在上述半导体模块中，至少一个上臂开关元件可以包括第一开关元件，所述至少 一个下臂开关元件可以包括具有与第一开关元件相同的结构的第二开关元件。而且，至少 一个上臂开关元件和至少一个下臂开关元件的其中之一可以还包括具有与第一开关元件 不同的结构的第三开关元件。但是，作为其他实施方式，第三开关元件也可以具有与第一开 关元件以及第二开关元件相同的结构。在这里，两个开关元件具有相同的结构是指，除了制 造上不可避免的差异之外，两个开关元件以相同的结构(尺寸、材料以及构造等)构成。 6 CN 111599796 A 说　明　书 2/18 页 作为本技术的一个实施方式，第一开关元件可以使用第一种半导体材料制成，第 三开关元件可以使用与第一种半导体材料不同的第二种半导体材料制成。如果第一开关元 件和第三开关元件由不同的半导体材料制成，则第一开关元件与第三开关元件之间的特性 显然不同。由此，能够根据例如与半导体模块有关的指标(例如电流值)，区分使用特性不同 的两个开关元件。 在上述实施方式中，第二种半导体材料的带隙可以比第一种半导体材料的带隙更 宽。在该情况下，例如第一种半导体材料可以是硅(Si)，第二种半导体材料可以是碳化硅 (SiC)、氮化镓(GaN)等氮化物半导体、或者氧化物半导体。但是，第一种半导体材料以及第 二种半导体材料的具体材料的组合是任意的，不限定于这些例子。 除上述之外，或者替代地，第三开关元件的尺寸可以比第一开关元件的尺寸小。如 果第三开关元件的尺寸相对较小，则能够在例如向现有的半导体模块增加第三开关元件 时，抑制半导体模块的大型化。 本技术的另一个方面还公开了一种电力变换装置。该电力变换装置具备第一半导 体模块、以及与第一半导体模块电连接的第二半导体模块。第一半导体模块和所述第二半 导体模块分别具备多个半导体元件、以及与多个半导体元件电连接的第一电力端子、第二 电力端子和第三电力端子。多个半导体元件具有在第一电力端子与第二电力端子之间电连 接的至少一个上臂开关元件、以及在第二电力端子与第三电力端子之间电连接的至少一个 下臂开关元件。第一半导体模块的第一电力端子、第二电力端子以及第三电力端子分别与 第二半导体模块的第一电力端子、第二电力端子以及第三电力端子电连接。在第一半导体 模块中，至少一个上臂开关元件的数量比至少一个下臂开关元件的数量多。在第二半导体 模块中，至少一个上臂开关元件的数量比至少一个下臂开关元件的数量少。 在本技术的一个实施方式中，第一半导体模块的上臂开关元件和下臂开关元件的 总数量可以等于第二半导体模块的上臂开关元件和下臂开关元件的总数量。根据该结构， 能够使第一半导体模块与第二半导体模块具有相同或实质相同的尺寸。 在本发明的一个实施方式中，电力变换装置可以还具备第三半导体模块。在该情 况下，第三半导体模块具备多个半导体元件、以及与多个半导体元件电连接的第一电力端 子、第二电力端子和第三电力端子。多个半导体元件具有在第一电力端子与第二电力端子 之间电连接的至少一个上臂开关元件、以及在第二电力端子与第三电力端子之间电连接的 至少一个下臂开关元件。第三半导体模块的第一电力端子、第二电力端子以及第三电力端 子分别与第二半导体模块的第一电力端子、第二电力端子以及第三电力端子电连接。而且， 在第三半导体模块中，至少一个上臂开关元件的数量等于至少一个下臂开关元件的数量。 这样，通过进一步组合第三半导体模块，能够适当地调整上臂开关元件以及下臂开关元件 各自的数量。 在本技术的一个实施方式中，第一半导体模块的至少一个上臂开关元件以及第二 半导体模块的至少一个上臂开关元件可以各自包括第一开关元件。此外，第一半导体模块 的至少一个下臂开关元件以及第二半导体模块的至少一个下臂开关元件可以各自包括具 有与第一开关元件相同的结构的第二开关元件。而且，第一半导体模块的至少一个上臂开 关元件以及第二半导体模块的至少一个下臂开关元件可以分别还包括具有与第一开关元 件不同的结构的第三开关元件。根据上述结构，电力变换装置能够根据例如所处理的电力 7 CN 111599796 A 说　明　书 3/18 页 的大小对至少两种开关元件进行选择使用。在这里，两个开关元件具有相同的结构是指，除 了制造上不可避免的差异之外，两个开关元件由相同的结构(尺寸、材料以及构造等)构成。 在上述实施方式中，电力变换装置可以还具备控制第一半导体模块以及第二半导 体模块的动作的控制装置。在该情况下，控制装置可以配置为能够执行第一开关控制，该第 一开关控制互补地驱动第一半导体模块以及第二半导体模块的第三开关元件，而不驱动第 一半导体模块以及第二半导体模块的第一开关元件和第二开关元件。由于通过第一开关控 制驱动位于彼此不同的半导体模块内的两个开关元件，因此能够抑制每个半导体模块的温 度上升。 在上述实施方式中，控制装置可以配置为还能够执行第二开关控制，该第二开关 控制互补地驱动第一半导体模块和第二半导体模块的至少其一中的第一开关元件以及第 一半导体模块和第二半导体模块的至少其一中的第二开关元件，而不驱动第一半导体模块 和第二半导体模块的第三开关元件。根据该结构，通过根据例如所处理的电力的大小而选 择执行第一开关控制和第二开关控制，能够提高电力变换的效率。 附图说明 图1是示出实施例的电力变换装置10的结构的电路框图。 图2是示出U相开关电路12的结构的电路框图，V相开关电路14以及W相开关电路16 也具有与U相开关电路12相同的结构。 图3是说明第一开关控制和第二开关控制的时序图。 图4是示出第一半导体模块20的外观的俯视图。 图5是沿图4中的V-V线的剖面图，示意性示出了第一半导体模块20的内部构造。 图6是示出第一半导体模块20的内部构造的俯视图，是垂直于第一导体板42俯视 的俯视图，省略了封装体28以及第二绝缘电路基板50的图示。 图7是在图6所示的俯视图上增加了第二导体板52以及第四导体板54的图。 图8是第一半导体模块20的立体图，但是省略了封装体28的图示。 图9是第一半导体模块20的立体图，但是省略了封装体28的图示，第二绝缘电路基 板50被移动至上方。 图10(A)示出了第一开关元件22的多个信号电极22d的排列，图10(B)示出了第三 开关元件26的多个信号电极26d的排列。 图11是示出第二半导体模块70的外观的俯视图。 图12是沿图11中的XII-XII线的剖面图，示意性示出了第二半导体模块70的内部 构造。 图13是示出第二半导体模块70的内部构造的俯视图，是垂直于第一导体板92俯视 的俯视图，省略了封装体78以及第二绝缘电路基板100的图示。 图14是在图13所示的俯视图上增加了第二导体板102以及第四导体板104的图。 图15是第二半导体模块70的立体图，但是省略了封装体78的图示。 图16是第二半导体模块70的立体图，但是省略了封装体78的图示，第二绝缘电路 基板100被移动至上方。 图17是示出第三半导体模块120的外观的俯视图。 8 CN 111599796 A 说　明　书 4/18 页 图18是沿图17中的XVIII-XVIII线的剖面图，示意性示出了第三半导体模块120的 内部构造。 图19是第三半导体模块120的立体图，但是省略了封装体78的图示，第二绝缘电路 基板150被移动至上方。 图20是示出一个变形例的第一半导体模块20A的外观的俯视图。 图21是沿图20中的XXI-XXI线的剖面图，示意性示出了一个变形例的第一半导体 模块20A的内部构造。 图22是示出一个变形例的第一半导体模块20A的内部构造的俯视图，是垂直于第 一导体板42俯视的俯视图，省略了封装体28以及第二绝缘电路基板50的图示。 图23是在图22所示的俯视图上增加了第二导体板52以及第四导体板54的图。 图24是示出另一变形例的第一半导体模块20B的外观的俯视图。 图25是沿图24中的XXV-XXV线的剖面图，示意性示出了另一变形例的第一半导体 模块20B的内部构造。 图26是示出另一变形例的第一半导体模块20B的内部构造的俯视图，是垂直于第 一导体板42俯视的俯视图，省略了封装体28以及第二绝缘电路基板50的图示。 图27是在图26所示的俯视图上增加了第二导体板52以及第四导体板54的图。 图28是示出一个变形例的第二半导体模块70A的外观的俯视图。 图29是沿图28中的XXVI-XXVI线的剖面图，示意性示出了一个变形例的第二半导 体模块70A的内部构造。 图30是表示一个变形例的第二半导体模块70A的内部构造的俯视图，是垂直于第 一导体板92俯视的俯视图，省略了封装体78以及第二绝缘电路基板100的图示。 图31是在图30所示的俯视图上增加了第二导体板102以及第四导体板104的图。