半導体装置
【課題】発熱量が異なる複数の半導体素子を冷却器とともに備える半導体装置において，半導体素子ごとの発熱量に応じた適切な冷却性能と，工程数やコストの削減とを両立すること。
【解決手段】本発明の半導体装置７０１は，内部に冷媒を通す冷却器７１と，半導体素子とを積層してなるものであって，半導体素子として，動作時の発熱量が大きい回路５を構成するとともに，両面が放熱面とされ両方の放熱面がいずれも冷却器７１と接触するように配置されている両面放熱半導体素子７２と，動作時の発熱量が小さい回路４を構成するとともに，一方の面が放熱面とされその放熱面が冷却器７１と接触するように配置されている片面放熱半導体素子８２とを有している。
【解決手段】本発明の半導体装置７０１は，内部に冷媒を通す冷却器７１と，半導体素子とを積層してなるものであって，半導体素子として，動作時の発熱量が大きい回路５を構成するとともに，両面が放熱面とされ両方の放熱面がいずれも冷却器７１と接触するように配置されている両面放熱半導体素子７２と，動作時の発熱量が小さい回路４を構成するとともに，一方の面が放熱面とされその放熱面が冷却器７１と接触するように配置されている片面放熱半導体素子８２とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，冷却器と半導体素子とを積層してなる半導体装置に関する。さらに詳細には，例えばモーター等の電気機器との間で電流をやりとりする半導体素子と，その半導体素子の電流による発熱を防止する冷却器とを有する半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，モータ等の電力消費機器へ供給する電流の制御に，インバータ等の半導体素子が用いられている。また，発電機のように電力を発生する機器からの電流の制御にも半導体素子が用いられる。これら電流を取り扱う半導体素子は，一般に使用時の発熱量が大きい。そのため，半導体素子と冷却器とを接触させて使用することがある。例えばハイブリッド自動車では，動力の発生と発電とを行うモータの電流制御に，多数のインバータと多数の冷却器とを積層した状態の装置が用いられている。
【０００３】
さらに，１つの装置にて，２以上の電力消費機器または電力発生機器を併用する場合がある。例えばハイブリッド自動車の中でも２モータ式といわれるものでは，エンジン回転による回生発電を行う第１モータと，車輪を駆動する動力源である第２モータとを有している。このような場合，２つのモータ（電力消費機器または電力発生機器）の電流レベルは同じとは限らない。２モータ式ハイブリッド自動車の場合では，第２モータの電流レベルを１０とすれば，第１モータの電流レベルは概ね１〜３．５程度である。電流レベルが異なれば当然，対応するインバータ（半導体素子）の発熱量も異なる。
【０００４】
このような場合にそれぞれのインバータ（半導体素子）を均等に冷却したのでは，インバータ間に温度差が生じてしまう。この温度差のため，両インバータ間で寿命の進行の程度に差が生じたり，冷却器に熱応力が発生する等の弊害が生じうる。これを解消しようとする従来技術として，特許文献１に記載の技術が挙げられる。同文献の技術では，チューブ（冷却器）の部位により冷却能力に差を設けている。そして，チューブにおける冷却能力の高い部位で発熱量が高い電子部品（半導体素子）を保持し，冷却能力の低い部位で発熱量が低い電子部品を保持するようにしている。これにより，電子部品間での温度差の解消を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２６５５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら前記した従来の技術には，次のような問題点があった。上記のように半導体素子間で発熱量に差異がある場合，発熱量の大きい方の半導体素子については，相当に高い冷却性を確保する必要がある。このため通常，冷却器の冷却性能だけでなく，半導体素子自体の放熱性も上げておくことになる。そして，冷却器のうち，発熱量の小さい方の半導体素子を保持する部分の冷却能力を小さくするのである。
【０００７】
半導体素子自体の放熱性を上げる具体的な手法としては，放熱面積を十分に大きく確保することや，個々の半導体素子のサイズを小さくして替わりに個数を増やすことが挙げられる。しかしサイズに関しては，実際にはあまり小型化できない。ブロック電極や制御配線の配置のため，また耐圧性や耐降伏性といった電気的特性の確保のためにはある程度のサイズが必要だからである。そこで放熱面の大面積化のために両面冷却型とされることになる。
【０００８】
しかし両面冷却型の半導体素子は，必要な部品点数や工程数が多いという問題がある。樹脂封止後に両面の樹脂を除去する必要があることや，冷却器に挿入する際に絶縁板を両面に必要とすることのためである。そのため，製造が煩雑でコストも高いのである。これに対し，冷却器の冷却能力を部分的に下げることは，工程数やコストを削減する要因にはならない。
【０００９】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，発熱量が異なる複数の半導体素子を冷却器とともに備える半導体装置において，半導体素子ごとの発熱量に応じた適切な冷却性能と，工程数やコストの削減とを両立することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の半導体装置は，内部に冷媒を通す冷却器と，半導体素子とを積層してなるものであって，半導体素子として，動作時の発熱量が大きい回路を構成するとともに，両面が放熱面とされ両方の放熱面がいずれも冷却器と接触するように配置されている両面放熱半導体素子と，動作時の発熱量が小さい回路を構成するとともに，一方の面が放熱面とされその放熱面が冷却器と接触するように配置されている片面放熱半導体素子とを有している。
【００１１】
この半導体装置は，大電流の負荷および小電流の負荷に接続されて使用されるものである。大電流の負荷に接続される部分の回路は動作時の発熱量が大きく，小電流の負荷に接続される部分の回路は動作時の発熱量が小さい。そこで本発明の半導体装置では，大電流の負荷に接続される部分には両面放熱半導体素子を配置して回路を構成し，小電流の負荷に接続される部分には片面放熱半導体素子を配置して回路を構成している。これにより，装置全体を両面放熱半導体素子で構成する場合と比較して，必要な冷却性能を確保しつつ構造の簡素化を実現している。本発明において，半導体素子の放熱面が冷却器と接触するとは，放熱面と冷却器とが直に接触する場合に限らず，絶縁部材等の中間部材を間に挟んで接触する場合を含むものとする。
【００１２】
本発明の半導体装置はさらに，複数の片面放熱半導体素子を有し，片面放熱半導体素子のうち一部のものは，片面放熱半導体素子および両面放熱半導体素子の中で最も端に位置し，放熱面が，他の片面放熱半導体素子および両面放熱半導体素子の方を向くとともに冷却器と接触し，他方の面が他の冷却器と接触しないように配置されていることが望ましい。これにより，必要な冷却器の個数を削減できる。さらに，片面放熱半導体素子のうち残りのものは，両方の面がいずれも冷却器と接触するとともに，放熱面の向きが，最も端に位置する片面放熱半導体素子の放熱面と同じ向きになるように配置されていることが望ましい。これにより，片面放熱半導体素子により構成される回路部分の冷却器の負担が均一化される。
【００１３】
そして，片面放熱半導体素子ばかりでなく両面放熱半導体素子も複数有し，片面放熱半導体素子と両面放熱半導体素子とが交互に配置されていることが望ましい。これにより，半導体装置全体として，冷却器の負担の均一化が図られる。
【００１４】
［００１０］に記載の本発明の半導体装置はまた，複数の片面放熱半導体素子を有し，複数の片面放熱半導体素子は，各放熱面がそれぞれ冷却器と接触し，他方の面同士が互いに接触するように配置されたものであってもよい。これにより，片面放熱半導体素子で構成される回路の部分で，インダクタンスの低減が図られる。片面放熱半導体素子における「他方の面」同士の間に冷却器がない分，片面放熱半導体素子２枚分の厚みが削減されているからである。
【００１５】
本発明の別の態様の半導体装置は，内部に冷媒を通す冷却器と，半導体素子とを積層してなるものであって，半導体素子として，動作時の発熱量が大きい回路を構成するとともに，両面がいずれも冷却器と接触するように配置されている両面放熱半導体素子と，動作時の発熱量が小さい回路を構成するとともに，一方の面のみが冷却器と接触するように配置されている片面放熱半導体素子とを有している。
【００１６】
この半導体装置における「片面放熱半導体素子」は，一方の面が冷却器と接触し，他方の面は冷却器と接触しないように配置されている半導体素子である。半導体素子自体の構造としては両面が放熱面様に構成されていてもよい。この半導体装置でも，［００１０］の半導体装置と同様に，装置全体を両面放熱半導体素子で構成する場合と比較して，必要な冷却性能を確保しつつ構造の簡素化を実現しており，共通する特別の技術的特徴を有している。
【００１７】
この半導体装置ではさらに，複数の片面放熱半導体素子を有し，複数の片面放熱半導体素子は，各々の一方の面がそれぞれ冷却器と接触し，他方の面同士が互いに接触するように配置されていることが望ましい。これにより，たとえ構造的には両面が放熱面様に構成されている半導体素子であっても実質的に片面放熱半導体素子として使用していることになる。また，冷却器の個数削減やインダクタンス低減が図られる。
【００１８】
［００１７］の半導体装置をさらに限定した発明概念として，次のものが挙げられる。
［発明概念１］
［００１７］に記載の半導体装置において，
前記複数の片面放熱半導体素子の一部は，電源のハイサイド線と負荷側端子との間の導通の断続を行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の残りのものは，負荷側端子と電源のローサイド線との間の導通の断続を行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記一方の面は，電源のハイサイド線との接続面および電源のローサイド線との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面はいずれも，負荷側端子との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面同士が直に接触していることを特徴とする半導体装置。
【００１９】
あるいは次のものも考えられる。
［発明概念２］
［００１７］に記載の半導体装置において，
前記複数の片面放熱半導体素子の一部は，電源のハイサイド線と負荷側端子との間の導通の断続を行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の残りのものは，負荷側端子と電源のローサイド線との間の導通の断続を行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記一方の面はいずれも，負荷側端子との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面は，電源のハイサイド線との接続面および電源のローサイド線との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面同士が，間に絶縁部材を挟んで接触していることを特徴とする半導体装置。
【００２０】
また，［００１０］〜［００１９］に記載の本発明の半導体装置では，両面放熱半導体素子が，車両における電源から動力発生担当モータへの供給電流を制御する動力モータ駆動回路を構成しており，片面放熱半導体素子が，車両における回生発電担当モータから電源への回生電流を制御する発電モータ駆動回路を構成していることが望ましい。一般に２モータ式のハイブリッド車や電気自動車等の電動車両では，回生発電担当モータの電流は動力発生担当モータへの供給電流の３分の１程度で，駆動回路の発熱量にもそれに見合った程度の差がある。よって，本発明を適用することで，必要な冷却性能を確保しつつ構造を簡素化できる。
【００２１】
また，［００１５］または［００１７］に記載の半導体装置では，両面放熱半導体素子が，電源と負荷との間の電流を制御する負荷駆動回路を構成しており，片面放熱半導体素子が，電源と負荷との間で電圧の昇降を行う昇降圧回路を構成していることもまた望ましい。一般的に昇降圧回路では，上下アームのうち一方のみが動作するので，負荷駆動回路より発熱量が少ないからである。
【００２２】
［００２１］に記載のものをさらに限定した発明概念として，以下のものが挙げられる。
［発明概念３］
［００２１］に記載の半導体装置において，
前記複数の片面放熱半導体素子の一部は，前記昇降圧回路の高位線と中位線との間の導通の断続を行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の残りのものは，前記昇降圧回路の中位線と低位線との間の導通の断続を行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記一方の面は，前記高位線との接続面および前記低位線との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面はいずれも，前記中位線との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面同士が直に接触していることを特徴とする半導体装置。
【００２３】
［発明概念４］
［００２１］に記載の半導体装置において，
前記複数の片面放熱半導体素子の一部は，前記昇降圧回路の高位線と中位線との間の導通の断続を行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の残りのものは，前記昇降圧回路の中位線と低位線との間の導通の断続を行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記一方の面はいずれも，前記中位線との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面は，前記高位線との接続面および前記低位線との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面同士が，間に絶縁部材を挟んで接触していることを特徴とする半導体装置。
【００２４】
［発明概念５］
［００２１］に記載の半導体装置において，
前記複数の片面放熱半導体素子はいずれも，前記昇降圧回路の高位線と中位線との間の導通の断続と，中位線と低位線との間の導通の断続とを行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記一方の面はいずれも，前記高位線との接続領域および前記低位線との接続領域を含む面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面はいずれも，前記中位線との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面同士が直に接触していることを特徴とする半導体装置。
【００２５】
［発明概念６］
［００２１］に記載の半導体装置において，
前記複数の片面放熱半導体素子はいずれも，前記昇降圧回路の高位線と中位線との間の導通の断続と，中位線と低位線との間の導通の断続とを行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記一方の面はいずれも，前記中位線との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面はいずれも，前記高位線との接続領域および前記低位線との接続領域を含む面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面同士が，間に絶縁部材を挟んで，前記高位線との接続領域と前記低位線との接続領域とが対面するように接触していることを特徴とする半導体装置。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば，発熱量が異なる複数の半導体素子を冷却器とともに備える半導体装置において，半導体素子ごとの発熱量に応じた適切な冷却性能と，工程数やコストの削減との両立が達成されている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態に係るハイブリッドシステムの回路図である。
【図２】図１中のモータ駆動回路の部分と，冷却チューブとからなる積層冷却器を示す斜視図である。
【図３】図２の積層冷却器を構成要素に分解して示す分解斜視図である。
【図４】冷却チューブの構造を示す横断面図である。
【図５】冷却チューブの構造を示す縦断面図である。
【図６】１ｉｎ１両面冷却型パワーカードの縦断面図である。
【図７】１ｉｎ１両面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図８】１ｉｎ１両面冷却型パワーカードの外観斜視図である。
【図９】絶縁シートを有する両面冷却型パワーカードの断面図である。
【図１０】１ｉｎ１片面冷却型パワーカードの断面図である。
【図１１】第１の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図１２】第１の形態に対応する参考形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図１３】第２の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図１４】第３の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図１５】図１１〜図１４の積層冷却器における冷却チューブの負荷の分布を示すグラフである。
【図１６】Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図１７】Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図１８】２ｉｎ１片面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図１９】第４の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図２０】第５の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図２１】第６の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図２２】上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図２３】下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図２４】上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図２５】下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図２６】第７の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図２７】第７の形態に対応する参考形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図２８】第８の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図２９】第９の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図３０】図２６〜図２９の積層冷却器における冷却チューブの負荷の分布を示すグラフである。
【図３１】第１０の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図３２】図３１の積層冷却器における冷却チューブの負荷の分布を示すグラフである。
【図３３】第１１の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図３４】第１２の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図３５】図１のハイブリッドシステムに用いられる昇降圧回路を記す回路図である。
【図３６】図３５の昇降圧回路に用いられる並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図３７】第１３の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図３８】図３６の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカードの変形例の横断面図である。
【図３９】図３７の積層冷却器の昇降圧回路の部分についての変形例（その１）の構成を示す断面図である。
【図４０】図３５の昇降圧回路におけるパワーカードの別の構成例を示す回路図である。
【図４１】第１４の形態の積層冷却器における昇降圧回路の部分の構成（その１）を示す断面図である。
【図４２】第１４の形態の積層冷却器における昇降圧回路の部分の構成（その２）を示す断面図である。
【図４３】第１４の形態の積層冷却器における昇降圧回路の部分の構成（その３）を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，２モータ式ハイブリッド自動車のモータをコントロールする半導体装置として，本発明を具体化したものである。本形態の半導体装置は，図１にその回路図を示すハイブリッドシステムに本発明を適用したものである。図１のハイブリッドシステムは，２モータ式ハイブリッド自動車において，バッテリー１と第１モータ２および第２モータ３との間の電流のやりとりを司るものである。
【００２９】
図１のハイブリッドシステムは，第１モータ２を駆動する第１モータ駆動回路４と，第２モータ３を駆動する第２モータ駆動回路５とを有している。図１中，第１モータ駆動回路４および第２モータ駆動回路５の部分６が，本形態の半導体装置に係るインバータ回路である。第１モータ駆動回路４は，６つのトランジスタ４１〜４６を有している。各トランジスタは，ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等のパワー半導体素子である。トランジスタ４１〜４６のうち，トランジスタ４１，４２，トランジスタ４３，４４，トランジスタ４５，４６の３対のペアがそれぞれ，バッテリー１のハイサイド線１１とローサイド線１２との間に直列に配置されている。そして各ペアの中間端子４Ｕ，４Ｖ，４Ｗがそれぞれ，第１モータ２の端子２Ｕ，２Ｖ，２Ｗに接続されている。
【００３０】
第２モータ駆動回路５も，第１モータ駆動回路４と同様に，６つのトランジスタ５１〜５６により構成されている。よって第２モータ駆動回路５にも３つの中間端子５Ｕ，５Ｖ，５Ｗがそれぞれ，第２モータ３の端子３Ｕ，３Ｖ，３Ｗに接続されている。また，第１モータ駆動回路４および第２モータ駆動回路５のトランジスタ４１〜４６，５１〜５６はそれぞれ，制御電極Ｐを有している。トランジスタ４１〜４６，５１から５６のうち，ハイサイド線１１側の６つ（奇数番のもの）を上アーム，ローサイド線１２側の６つ（偶数番のもの）を下アームということがある。さらに，各トランジスタには保護ダイオードＤが設けられている。２モータ式ハイブリッド自動車において，第１モータ２はエネルギー回生による発電を主として担当し，第２モータ３は車両の走行のための駆動力の発生を主として担当する。
【００３１】
［前提となる構成］
まず，本発明の適用対象である半導体装置の前提構成を説明する。図１中のインバータ回路６は実際には，図２および図３に示すように積層冷却器７の形態とされている。図２の積層冷却器７は，図３に示す冷却チューブ７１とパワーカード７２と絶縁板７３とを積層したものである。このうちのパワーカード７２が，図１中の計１２組のトランジスタのうち１組をその保護ダイオードＤとともに封止樹脂を使ってカード状に実装したものである。よって，図２の積層冷却器７の全体には，１２枚のパワーカード７２が含まれている。本発明の請求項で「半導体素子」と称しているものは，実施の形態では「パワーカード」である。パワーカードの詳細な構成については後述する。
【００３２】
冷却チューブ７１は，内部に冷媒（例えば水であるがこれに限らない）を通すための中空の部材である。冷却チューブ７１は，略直方体状のケース部７１１と，２箇所の円筒状の連結部７１２とを有している。図４の横断面図に示すように，連結部７１２により，複数の冷却チューブ７１を，積層型に連結して全体に冷媒が循環できるように構成することができる。図４中における各部の矢印Ｆは，冷媒の流れの向きを示す。ただし，積層冷却器７を構成する冷却チューブ７１のうち図２中最も右側のものだけは，その図中右側の面には連結部７１２がなく閉鎖されているものである。また，図２中最も左側の冷却チューブ７１の図中左側の連結部７１２は，ハウジング８を貫通して突出する程度に長くされている。これが，入り口ＩＮおよび出口ＯＵＴとなっている。
【００３３】
また，ケース部７１１の内部には，図５の縦断面図（図４中のＣ位置）に示すように，波状フィン７１３が挿入されている。ケース部７１１の材質から冷媒への放熱面積を稼ぐためである。ケース部７１１，連結部７１２，波状フィン７１３はいずれもアルミ等の軽金属の薄板のプレス成形品である。これらが鑞付け等の手法により接合され冷却チューブ７１とされている。図２の積層冷却器７では，入り口ＩＮと出口ＯＵＴとにより，積層冷却器７を構成する各冷却チューブ７１に冷媒を循環させることができるようになっている。
【００３４】
絶縁板７３は，冷却チューブ７１とパワーカード７２との間に絶縁のために挟み込まれる板である。絶縁板７３は，絶縁性かつ高熱伝導性の材質（窒化アルミ等）で形成されている。
【００３５】
図２の積層冷却器７は，１２枚のパワーカード７２を２枚ずつ，７個の冷却チューブ７１の間に配置して構成したものである。パワーカード７２と冷却チューブ７１との間には必ず絶縁板７３が挟み込まれている。積層冷却器７は，このような積層体が，ハウジング８と板バネ９とにより，積層方向に加圧された状態で一体的に保持されているものである。板バネ９は，パワーカード７２と冷却チューブ７１とを強く圧接させることで，パワーカード７２から冷却チューブ７１への放熱の効率をよくするためのものである。図２の積層冷却器７では，１２枚のパワーカード７２が２枚ずつ６列に配置されている。そのうち図２中左の３列の６枚が第１モータ駆動回路４に属し，右の３列の６枚が第２モータ駆動回路５に属する。
【００３６】
パワーカード７２について説明する。パワーカード７２は，図６の縦断面図および図７の横断面図に示される構造を有している。図７は図６中のＡ位置の断面図であり，図６は図７中のＢ位置の断面図である。パワーカード７２は，図６および図７に示される通り，コレクタ電極板１３とエミッタ電極板１４とで，半導体部分１５とブロック電極１６とを挟んだ構造をなしている。半導体部分１５は，実際にはトランジスタとその保護ダイオードとの一対のものであるが，図中では簡略に示している（以下の他の断面図においても同じ）。ブロック電極１６は，半導体部分１５とエミッタ電極板１４との間に位置する。ブロック電極１６は，信号線１７がエミッタ電極板１４と接触しないように，信号線１７の配置スペースを半導体部分１５とエミッタ電極板１４との間に確保するための部材である。
【００３７】
図６に示すパワーカード７２はさらに，半導体部分１５の制御のための制御端子１８を備えている。制御端子１８は，パワーカード７２において図６中下向きに突出している。半導体部分１５と制御端子１８とは，信号線１７により接続されている。信号線１７は，半導体部分１５中のトランジスタの制御電極Ｐに接続されている。このような構成のパワーカード７２は，封止樹脂１９により一体化されている。パワーカード７２にはさらに，図６中上向きに突出する入力バスバー２０および出力バスバー２１が設けられている。入力バスバー２０はコレクタ電極板１３と接続されており，出力バスバー２１はエミッタ電極板１４と接続されている。
【００３８】
パワーカード７２の外観を，図８に示す。図８に見るように，パワーカード７２の一方の面の大部分はコレクタ電極板１３に占められている。図８では見えないが，その裏側の面の大部分はエミッタ電極板１４に占められている。これによりパワーカード７２では，コレクタ電極板１３とエミッタ電極板１４とがいずれも，後述するように放熱板としての役割を果たすようになっている。図８で制御端子１８が複数個あるのは，図１の回路図中の各トランジスタに，実際には電流モニタ用信号線や，発熱状態を計測する温度センサーの信号線などの入出力端子群が設けられているからである。なお，図１中の１組のトランジスタ自体も，実際には複数個のトランジスタの並列結合として構成されていてもよい。
【００３９】
図６〜図８に示したパワーカード７２は，パワーカードの中でも，両面冷却型といわれる種類のものである。両面に放熱板（コレクタ電極板１３およびエミッタ電極板１４）を有するからである。この他に片面冷却型といわれる種類のものもあり，後述する。パワーカード７２はまた，パワーカードの中でも，１ｉｎ１型といわれる種類のものである。１枚のパワーカード７２の中に，図１の回路図中における１組のトランジスタとその保護ダイオードＤとが実装されているからである。この他に２ｉｎ１型，あるいは３ｉｎ１型といわれる種類のものもあり，後述する。
【００４０】
なお，パワーカードにはさらに，冷却面に絶縁シートを備えたものもある。図９にその例を示す。図９のパワーカード７２Ｘは，図６に示したパワーカード７２の両面を，絶縁シート２２および金属箔２３で覆ったものである。絶縁シート２２のみで覆ったタイプのものもある。片面のみを絶縁シート２２でもしくは絶縁シート２２および金属箔２３で覆ったタイプのものもある。このように絶縁シート２２を有するパワーカード７２Ｘを，図６等に示したパワーカード７２に替えて使用することができる。その場合には，絶縁シート２２のある面に関しては，図２および図３中の絶縁板７３は不要である。むろん絶縁シート２２は，絶縁板７３と同様に，絶縁性かつ高熱伝導性の材質で形成されている。
【００４１】
図２中の第１モータ駆動回路４および第２モータ駆動回路５の部分では，図３に示したように，２つの冷却チューブ７１の間に，２つのパワーカード７２（Ｈ，Ｌ）が挟み込まれる。この２つのパワーカード７２（Ｈ，Ｌ）は，図１の回路図中で直列結合をなす２つのトランジスタ（例えば４１と４２）および保護ダイオードＤを内蔵している。つまり，パワーカード７２Ｈが図１中の１２個のトランジスタのうち奇数番のものおよびそれと対になる保護ダイオード（上アーム）に相当し，パワーカード７２Ｌが偶数番のものおよびそれと対になる保護ダイオード（下アーム）に相当する。
【００４２】
図３中の２つのパワーカード７２（Ｈ，Ｌ）の入力バスバー２０（Ｈ，Ｌ）および出力バスバー２１（Ｈ，Ｌ）は，配線との結線まで完成された状態では次のように接続される。
・入力バスバー２０Ｈ→ハイサイド線１１
・出力バスバー２１Ｈおよび入力バスバー２０Ｌ→対応する中間端子
・出力バスバー２１Ｌ→ローサイド線１２
ここで中間端子とは，図１中の中間端子４Ｕ，４Ｖ，４Ｗ，５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，のいずれかのことである。このようにして，図２の積層冷却器７が全体として，図１中の第１モータ駆動回路４および第２モータ駆動回路５のインバータ回路６として機能するようになっている。以上が前提となる構成の説明である。
【００４３】
［第１の形態］
ここから第１の形態に入る。第１の形態の全体構成は，前述の前提となる構成とほぼ同様である。ただし第１の形態では，第１モータ駆動回路４の部分のトランジスタ４１〜４６として，前述の両面冷却型パワーカード７２に替えて，片面冷却型のパワーカードを用いる。第２モータ駆動回路５の部分のトランジスタ４１〜４６としては，前提となる構成で説明したとおり両面冷却型のパワーカード７２を用いる。
【００４４】
そこで片面冷却型のパワーカードについて説明する。片面冷却型パワーカード８２は，図１０の断面図に示すように構成されている。図１０は，両面冷却型パワーカード７２について説明した図６に対応する縦断面図である。図１０の片面冷却型パワーカード８２は，一方の面がほぼコレクタ電極板１３で占められている点では両面冷却型パワーカード７２と共通するが，その反対側の面はすべて封止樹脂１９で占められている。
【００４５】
片面冷却型パワーカード８２には，エミッタ電極板１４がない。片面冷却型パワーカード８２では，出力バスバー２１の内側端部が直に半導体部分１５に接続されており，エミッタ電極として機能するようになっている。このために板状のエミッタ電極は不要なのである。ただしこれは，両面冷却型パワーカード７２のエミッタ電極板１４と異なり，放熱板としては機能しない。封止樹脂１９に埋め込まれているからである。片面冷却型パワーカード８２において放熱板として機能するのは，コレクタ電極板１３だけである。
【００４６】
また，片面冷却型パワーカード８２にはブロック電極１６もない。板状のエミッタ電極板１４がないことから，信号線１７とエミッタ電極板１４との接触のおそれもない。このため，ブロック電極１６の必要性もないのである。これら以外の点では，片面冷却型パワーカード８２の構成は両面冷却型パワーカード７２とほぼ共通である。すなわち図１０の片面冷却型パワーカード８２は，１ｉｎ１型に分類されるものである。
【００４７】
外観的にも，図８のような角度で見れば片面冷却型パワーカード８２も両面冷却型パワーカード７２も大差ない。特に，一方の面がほぼコレクタ電極板１３で占められていることに加えて，入力バスバー２０および出力バスバー２１が上向きに突出していること，および，制御端子１８が下向きに突出していることも共通する。ただしその裏面を見ると，片面冷却型パワーカード８２は両面冷却型パワーカード７２と異なり，そのほとんどが封止樹脂１９でできているように見える。よって，片面冷却型パワーカード８２を図３のようにして積層冷却器７に組み込むに際し，封止樹脂１９の面の側には絶縁板７３は不要である。また，片面冷却型パワーカードについても，コレクタ電極板１３の面に関しては，［００４０］で説明した絶縁シート付きのバリエーションは可能である。
【００４８】
第１の形態に係る積層冷却器７０１の全体の横断面図を図１１に示す。図１１に見るように，積層冷却器７０１は，７個の冷却チューブ７１の間に，片面冷却型パワーカード８２および両面冷却型パワーカード７２を６個ずつ挟み込んで積層体としたものである。図１１の積層冷却器７０１では，６個の片面冷却型パワーカード８２が図中左側の３列に２個ずつ配置されている。これらが第１モータ駆動回路４を構成している。また，６個の両面冷却型パワーカード７２が図中右側の３列に２個ずつ配置されている。これらが第２モータ駆動回路５を構成している。
【００４９】
また図１１に示されるように積層冷却器７０１では，両面冷却型パワーカード７２に対しては両面に絶縁板７３が配置されているのに対し，片面冷却型パワーカード８２に対してはそのコレクタ電極板１３側の面にしか絶縁板７３が配置されていない。これにより，図１１の積層冷却器７０１に含まれる絶縁板７３の枚数は，全部で１８枚である。
【００５０】
つまり積層冷却器７０１においては，第２モータ駆動回路５では，６枚の両面冷却型パワーカード７２が使用されており，各両面冷却型パワーカード７２の両面の放熱面がいずれも，絶縁板７３を介して冷却チューブ７１に密着している。一方，第１モータ駆動回路４では，６枚の片面冷却型パワーカード８２が使用されており，それらの片面の放熱面が絶縁板７３を介して冷却チューブ７１に密着している。なお，片面冷却型パワーカード８２のもう一方の面も冷却チューブ７１に密着しているにはいるが，このことは放熱性にはあまり寄与しない。よって，第１モータ駆動回路４と第２モータ駆動回路５との放熱性を比較すると，第２モータ駆動回路５の方が優れている。
【００５１】
上記のように構成された積層冷却器７０１では先に述べたように，第２モータ駆動回路５が駆動する第２モータ３が主に車両の動力の発生を担当するのに対し，第１モータ駆動回路４が駆動する第１モータ２は主に発電を担当する。このため，第１モータ駆動回路４を流れる電流は第２モータ駆動回路を流れる電流の高々３分の１程度である。したがって発熱量にもそれに応じた差があり，第２モータ駆動回路の方が第１モータ駆動回路４より発熱が激しい。つまり，第１モータ駆動回路４と第２モータ駆動回路５との放熱性の差異は，発熱量の差異に合わせたものなのである。このため，実際の車両の運転状況において，第１モータ駆動回路４の冷却能力が低いからといって第１モータ駆動回路４が過熱することはない。
【００５２】
もし，第１モータ駆動回路４をも両面冷却型パワーカード７２で構成するとなると，図１２に示すように，絶縁板７３の枚数は全部で２４枚となる。これは図１１の場合より６枚多い。また，両面冷却型パワーカード７２自体も片面冷却型パワーカード８２より当然，構造が複雑である。このように図１２の構成例では部品点数が多く構造も複雑なのであるが，冷却性能に関してはむしろ過剰なだけでありメリットはない。これに対し図１１に示した第１の形態の積層冷却器７０１では，発熱の少ない第１モータ駆動回路４の部分では，構造の簡単な片面冷却型パワーカード８２を採用している。これにより，必要最小限の冷却性能を確保しつつ，部品点数を少なめとするとともに構造を簡素化している。以上が第１の形態の説明である。
【００５３】
［第２の形態］
続いて第２の形態について説明する。第２の形態に係る積層冷却器７０２の全体の横断面図を図１３に示す。図１３の積層冷却器７０２は，前述の第１の形態の積層冷却器７０１（図１１）に対し，次の２点で異なっており，その余の点は共通である。
（ａ）第１モータ駆動回路４の部分で，片面冷却型パワーカード８２が図１１とは逆向きになっていること。
（ｂ）冷却チューブ７１の個数が１つ少ないこと。
【００５４】
すなわち図１１の積層冷却器７０１では，両面から放熱を受ける冷却チューブ７１は，第２モータ駆動回路５のＶ相の両側の２つだけであった。図１３の積層冷却器７０２ではこれに加えて，第２モータ駆動回路５のＵ相と第１モータ駆動回路４のＷ相の間の冷却チューブ７１も，両面から放熱を受けるようになっている。このことは，片面冷却型パワーカード８２の向きを左右逆にすることにより達成されている。すなわち，図１１の積層冷却器７０１では片面冷却型パワーカード８２が，非放熱面（封止樹脂面）を第２モータ駆動回路５の領域の方へ向けるように配置されている。これに対し図１３の積層冷却器７０２では，片面冷却型パワーカード８２が，放熱面（コレクタ電極板１３側の面）を第２モータ駆動回路５の領域の方へ向けるように配置されているのである。
【００５５】
そしてその分，第１モータ駆動回路４のＵ相とハウジング８との間の冷却チューブ７１が不要となっているのである。第１モータ駆動回路４のＵ相の２つの片面冷却型パワーカード８２がハウジング８に対して非放熱面（封止樹脂面）を向けているからである。よって図１３の積層冷却器７０２では，片面冷却型パワーカード８２および両面冷却型パワーカード７２の中で最も端に位置する片面冷却型パワーカード８２は，その非放熱面（封止樹脂面）を，冷却チューブ７１ではなくハウジング８に密着させている。第１モータ駆動回路４のＵ相の２つの片面冷却型パワーカード８２がこれである。このように第２の形態では，第１の形態と比較して，冷却チューブ７１の個数が１つ少なくて済むという利点を有する。なお，Ｕ相以外の片面冷却型パワーカード８２は，その非放熱面を冷却チューブ７１に密着させている。
【００５６】
この利点を得るためには，必ずしも，第１モータ駆動回路４のすべての片面冷却型パワーカード８２を上記の向きに配置しなければならない訳ではない。最低限，最もハウジング８寄りの列のもの，言い替えれば第２モータ駆動回路５の領域から最も離れた列のもの（図１３ではＵ相のもの）のみを上記の向きとしたものであってもよい。つまり，それ以外の列の片面冷却型パワーカード８２（図１３ではＶ相およびＷ相のもの）については，その向きはどちら向きでもよいのである。ただし，Ｕ相以外の片面冷却型パワーカード８２もＵ相のものと同じ向きを向いていた方がよりよい。第１モータ駆動回路４の領域内での冷却チューブ７１の負担の均一化のためである。以上が第２の形態の説明である。
【００５７】
［第３の形態］
次に第３の形態について説明する。第３の形態に係る積層冷却器７０３の全体の横断面図を図１４に示す。図１４の積層冷却器７０３は，上述の第２の形態の積層冷却器７０２（図１３）に対し，次の点で異なっており，その余の点は共通である。
（ｃ）第１モータ駆動回路４に属する片面冷却型パワーカード８２の列と，第２モータ駆動回路５に属する両面冷却型パワーカード７２の列とが交互に配置されていること。
【００５８】
すなわち，図１１の積層冷却器７０１あるいは図１３の積層冷却器７０２では，片面冷却型パワーカード８２の列と両面冷却型パワーカード７２の列とが，それぞれ集中して配置されていた。これにより，冷却チューブ７１の配置に関しても，両面から放熱を受けるもの（図１１では２つ，図１３では３つ）同士が集中して配置される状況となっていた。
【００５９】
そこで，２種類のパワーカードの列の配置を交互とすることで，冷却チューブ７１の配置に関しても，両面から放熱を受けるものと片面のみから放熱を受けるものとを交互に配置したのが第３の形態の積層冷却器７０３である。これにより，積層冷却器７０３全体としての発熱分布が平準化されている。このため冷却チューブ７１同士での負荷の配分も図１３と比べて平準化されており，冷却性能上も余裕がある。
【００６０】
第３の形態の利点を得るためには，２種類のパワーカードの列の配置が交互であることのほか，次の条件を満たす必要がある。
・冷却チューブ７１とハウジング８との間に挟まれる列，言い替えると片面しか冷却チューブ７１と対面しない列（図１４中では「４」のＵ相）のパワーカードは，片面冷却型パワーカード８２でなければならない。
・その列の片面冷却型パワーカード８２は，その放熱面（コレクタ電極板１３の面）を，ハウジング８の方ではなく冷却チューブ７１の方に向けていなければならない。
【００６１】
このうちの２つめの条件については，言い替えると，片面冷却型パワーカード８２であっても，冷却チューブ７１間に挟まれた列のもの（図１４中では「４」のＶ相およびＷ相）については，向きはどちら向きでもよいということである。しかしながら好ましくは，これらの片面冷却型パワーカード８２も，片面しか冷却チューブ７１と対面しない片面冷却型パワーカード８２と同じ向きとした方がよい。その方が積層冷却器７０３の全体としての冷却性能がより平準化されるからである。以上が第３の形態の説明である。
【００６２】
ここで，ここまでに説明した第１〜第３の形態およびそれらの前提となる構成のものについて，冷却チューブ７１の負荷の分布状況を測定したので，その結果を図１５のグラフにより説明する。図１５のグラフは，上から図１２（前提となる参考形態），図１１（第１の形態），図１３（第２の形態），図１４（第３の形態）の各積層冷却器について，それらの中の各冷却チューブ７１における冷媒の温度上昇幅を比較して示す棒グラフである。
【００６３】
この測定は，各冷却チューブ７１の入り口と出口（図１１等における「ＩＮ」や「ＯＵＴ」のことではなく，各冷却チューブ７１における図中下端および上端の連結部７１２（図３等参照）の取り付け箇所）に温度センサを設けた状態で行った。その状態で回路を動作させ，各冷却チューブ７１における温度上昇幅を測定した。冷媒としては水を使用した。その際，各冷却チューブ７１における最大の温度上昇幅が上限値（７０℃）を超えないように冷却水の流量を調節した。
【００６４】
図１５のグラフにおける横軸の１〜７の番号は，各積層冷却器における個々の冷却チューブ７１を識別するための番号である。図１２の積層冷却器における最も左の冷却チューブ７１（ハウジング８に接しているもの）を１番とし，右へ向かって順に付番し，最も右の冷却チューブ７１（板バネ９に接しているもの）を７番としている。図１１の積層冷却器についても同様に付番した。図１３，図１４の積層冷却器についても，１番が欠番であること以外は同様の付番とした。
【００６５】
図１５のグラフ中の最上段（図１２の参考形態）の部分を見ると，概ね，次の順で温度上昇が大きくなっている。
・５番および６番：第２モータ駆動回路５（駆動担当）に属する両面冷却型パワーカード７２により両面から挟まれる配置となっている冷却チューブ７１である。そのため両側から相当量の排熱を受けるので，温度上昇幅が大きいのである。
・４番：一方の面にて第２モータ駆動回路５に属する両面冷却型パワーカード７２から放熱を受け，もう一方の面にて第１モータ駆動回路４（発電担当）に属する両面冷却型パワーカード７２から放熱を受ける冷却チューブ７１である。
・７番：一方の面にて第２モータ駆動回路５に属する両面冷却型パワーカード７２から放熱を受けるが，もう一方の面には放熱を受けない冷却チューブ７１である。
・１番ないし３番：第１モータ駆動回路４に属する両面冷却型パワーカード７２のみから放熱をうける冷却チューブ７１である。
【００６６】
図１２の参考形態では，前述の通り冷却能力自体は積層冷却器の全体として均等に確保されている。図１５の結果はこのことに対し，第１モータ駆動回路４（発電担当）に属する両面冷却型パワーカード７２を冷却する部分（１〜３番の冷却チューブ７１）で冷却能力が過剰となっていることを示している。
【００６７】
図１５のグラフ中の上から２段目（図１１の第１の形態の積層冷却器７０１）でも，各冷却チューブ７１の温度上昇は概ね，図１２の参考形態の場合と同様である。図１１では前述の通り，第１モータ駆動回路４に属する部分を片面冷却型パワーカード８２で構成することにより，冷却能力の過剰を排除している。
【００６８】
図１５のグラフ中の上から３段目（図１３の第２の形態の積層冷却器７０２）でも，１番が存在しないことを除いて概ね，最上段および２段目と同等の傾向を示している。
【００６９】
図１５のグラフ中の最下段（図１４の第３の形態の積層冷却器７０３）では，２番から７番に至るまで，ほぼ均等の温度上昇を示している。両面から放熱を受ける冷却チューブ７１（図１５中偶数番のもの）と片面のみから放熱を受ける冷却チューブ７１（図１５中奇数番のもの）とを交互に配置したことの効果で，冷却チューブ７１の負担が積層冷却器７０３の全体で平準化されているからである。以上が図１５の説明である。
【００７０】
［第４〜第６の形態］
第１〜第３の形態として説明した積層冷却器と同等の機能を有するものを，１ｉｎ１型のパワーカードの替わりに２ｉｎ１型のパワーカードを用いて構成することができる。これが第４〜第６の形態である。２ｉｎ１型のパワーカードとは，図１の回路図中，１列の上下アームの合わせて２組分のトランジスタ（例えば４１と４２）およびそれらと対になる保護ダイオードＤを１枚のパワーカードとして実装したものである。そこでまず，２ｉｎ１型のパワーカードについて説明する。２ｉｎ１型のパワーカードにも，両面冷却型と片面冷却型とがある。両面冷却型はさらに，Ｕ字型と称されるものとＮ字型と称されるものとに分けられる。以下順に説明する。
【００７１】
図１６に，Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４の横断面図（図７に相当する断面図）を示す。図１６のＵ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４は，ハイサイド電極板２４，ミドルサイド電極板２５，ローサイド電極板２６を有している。Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４では，一方の面の大部分がハイサイド電極板２４とローサイド電極板２６とにより占められており，もう一方の面の大部分がミドルサイド電極板２５により占められている。これら３つの電極板のいずれもが放熱板としての機能を有している。つまり，両面がともに放熱面となっている。ハイサイド電極板２４は，奇数番のトランジスタのコレクタ電極である。ミドルサイド電極板２５は，奇数番のトランジスタのエミッタ電極と偶数番のトランジスタのコレクタ電極とを一体化したものである。ローサイド電極板２６は，偶数番のトランジスタのエミッタ電極である。
【００７２】
ハイサイド電極板２４とミドルサイド電極板２５との間と，ミドルサイド電極板２５とローサイド電極板２６との間とにそれぞれ，半導体部分１５およびブロック電極１６が挟み込まれている。ハイサイド電極板２４側の半導体部分１５が図１中の奇数番のトランジスタ等であり，ローサイド電極板２６側の半導体部分１５が奇数番のトランジスタ等である。ブロック電極１６の存在理由は，１ｉｎ１型の両面冷却型パワーカード７２の場合と同じである。Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４では，図１６を右に横倒ししてみると，ハイサイド電極板２４からミドルサイド電極板２５を通ってローサイド電極板２６に至る電流経路が，概ね，アルファベットの「Ｕ」字状を示している。このことが，Ｕ字型と称される理由である。
【００７３】
Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４では，ハイサイド電極板２４，ミドルサイド電極板２５，ローサイド電極板２６の３つの電極板にそれぞれ，図６や図８中の「２０」，「２１」のようなバスバーが設けられる。ハイサイド電極板２４はハイサイド線１１に，ミドルサイド電極板２５は対応する中間端子（［００４２］参照）に，ローサイド電極板２６はローサイド線１２に，それぞれ接続される。また，ハイサイド電極板２４側の半導体部分１５とローサイド電極板２６側の半導体部分１５とにそれぞれ，図６や図８中に「１８」として示したような制御端子が設けられる。
【００７４】
図１７に，Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５の横断面図を示す。図１７のＮ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５は，ハイサイド電極板２４，ミドルサイド電極板２７，ローサイド電極板２６を有している。ミドルサイド電極板２７は，図１６中の平板状のミドルサイド電極板２５と異なり，エミッタ部２８とコレクタ部２９とのステップ形状のものである。Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５では一方の面の大部分が，ハイサイド電極板２４と，ミドルサイド電極板２７のコレクタ部２９とにより占められている。そしてもう一方の面の大部分が，ミドルサイド電極板２７のエミッタ部２８と，ローサイド電極板２６とにより占められている。
【００７５】
つまりＮ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５では，ハイサイド電極板２４とローサイド電極板２６とが別々の面に配置されており，ミドルサイド電極板２７は図１７中にて対角線状に配置されている。もちろんＮ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５でも，３つの電極板のいずれもが放熱板としての機能を有し，両面がともに放熱面となっている。
【００７６】
Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５では，ハイサイド電極板２４が奇数番のトランジスタのコレクタ電極である点と，ローサイド電極板２６が偶数番のトランジスタのエミッタ電極である点は，図１６のＵ字形の場合と共通である。そして，Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５では，ミドルサイド電極板２７のエミッタ部２８が奇数番のトランジスタのエミッタ電極であり，コレクタ部２９は偶数番のトランジスタのコレクタ電極である。ハイサイド電極板２４とミドルサイド電極板２７のエミッタ部２８との間と，ミドルサイド電極板２７のコレクタ部２９とローサイド電極板２６との間とにそれぞれ，半導体部分１５およびブロック電極１６が挟み込まれている。
【００７７】
Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５では，図１７を横倒ししてみると，ハイサイド電極板２４からミドルサイド電極板２７を通ってローサイド電極板２６に至る電流経路が，概ね，アルファベットの「Ｎ」字状を示している。このことが，Ｎ字型と称される理由である。Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５でも，ハイサイド電極板２４，ミドルサイド電極板２７，ローサイド電極板２６の３つの電極板にそれぞれバスバーが設けられる。むろん，ハイサイド電極板２４はハイサイド線１１に，ミドルサイド電極板２７は対応する中間端子に，ローサイド電極板２６はローサイド線１２に，それぞれ接続される。また，２つの半導体部分１５にそれぞれ制御端子が設けられている。
【００７８】
図１８に，２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６の横断面図を示す。図１８の２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６は，ハイサイド電極板２４，ミドルサイド電極部材３０，ミドルサイド電極板３１，ローサイド電極部材３２を有している。ミドルサイド電極板３１は，図１６中のミドルサイド電極板２５や図１７中のミドルサイド電極板２７と異なり，ハイサイド電極板２４とほぼ同様のサイズおよび形状のものである。これに対しミドルサイド電極部材３０やローサイド電極部材３２は，基本的に封止樹脂１９に埋め込まれているものである。
【００７９】
２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６では一方の面の大部分が，ハイサイド電極板２４と，ミドルサイド電極板３１とにより占められている。そしてもう一方の面はすべて封止樹脂１９で占められている。２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６では，放熱板としての機能を持つのは，ハイサイド電極板２４およびミドルサイド電極板３１だけであり，この面だけが放熱面である。２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６は基本的に，図１７のＮ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５を片面型に変形したものである。
【００８０】
２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６では，ハイサイド電極板２４が奇数番のトランジスタのコレクタ電極である点は，図１６や図１７の両面冷却型の場合と共通である。そして２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６では，ミドルサイド電極部材３０が奇数番のトランジスタのエミッタ電極であり，ミドルサイド電極板３１が偶数番のトランジスタのコレクタ電極であり，ローサイド電極部材３２が偶数番のトランジスタのエミッタ電極である。ミドルサイド電極部材３０とミドルサイド電極板３１とは接続されている。
【００８１】
ハイサイド電極板２４とミドルサイド電極部材３０との間と，ミドルサイド電極板３１とローサイド電極部材３２との間とにそれぞれ，半導体部分１５が挟み込まれている。１ｉｎ１片面冷却型パワーカード８２（図１０）の場合と同様，ブロック電極１６はない。２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６では，ハイサイド電極板２４，ミドルサイド電極板３１，ローサイド電極部材３２の３つの電極部材にそれぞれバスバーが設けられている。むろん，ハイサイド電極板２４はハイサイド線１１に，ミドルサイド電極板３１は対応する中間端子に，ローサイド電極部材３２はローサイド線１２に，それぞれ接続される。また，２つの半導体部分１５にそれぞれ制御端子が設けられている。
【００８２】
もちろん，２ｉｎ１型パワーカード７４〜７６でも，［００４０］で説明したバリエーションが可能である。
【００８３】
第４の形態は，上記の２ｉｎ１型パワーカードを前述の第１の形態に適用したものである。図１９にその一例を示す。図１９の積層冷却器７０４は，図１１の積層冷却器７０１を基として，次の変更を行ったものである。
（１）第１モータ駆動回路４内に３列ある，２枚の１ｉｎ１片面冷却型パワーカード８２による上下アームをそれぞれ，１枚の２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６（図１８参照）で置き替える。
（２）第２モータ駆動回路５内に３列ある，２枚の１ｉｎ１両面冷却型パワーカード７２による上下アームをそれぞれ，１枚のＵ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４（図１６参照）で置き替える。
【００８４】
第５の形態は，前述の第２の形態に２ｉｎ１型パワーカードを適用したものである。その一例を図２０に示す。図２０の積層冷却器７０５は，図１３の積層冷却器７０２を基として，上記（１）と同じ変更と，次の変更とを行ったものである。
（３）第２モータ駆動回路５内に３列ある，２枚の１ｉｎ１両面冷却型パワーカード７２による上下アームをそれぞれ，１枚のＮ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５（図１７参照）で置き替える。
【００８５】
第６の形態は，前述の第３の形態に２ｉｎ１型パワーカードを適用したものである。その一例を図２１に示す。図２１の積層冷却器７０６は，図１４の積層冷却器７０３を基として，上記（１）および（２）と同じ変更を行ったものである。
【００８６】
図１９の積層冷却器７０４，図２０の積層冷却器７０５，図２１の積層冷却器７０６はそれぞれ，図１１の積層冷却器７０１，図１３の積層冷却器７０２，図１４の積層冷却器７０３と同じ機能と利点を有している。積層冷却器７０４〜７０６については，さらに次のような変更が可能である。
【００８７】
・第１モータ駆動回路４と第２モータ駆動回路５とのうち，いずれか一方のみについて上記の置き替えを行ってもよい（積層冷却器７０４〜７０６）。
・第２モータ駆動回路５にて，Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４の替わりにＮ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５を用いてもよい（積層冷却器７０４，７０６）。
・第２モータ駆動回路５にて，Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５の替わりにＵ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４を用いてもよい（積層冷却器７０５）。
・第１モータ駆動回路４の３列の上下アームのうち一部のみについて上記の置き換えを行ってもよい（積層冷却器７０４〜７０６）。
・第２モータ駆動回路５の３列の上下アームのうち一部のみについて上記の置き換えを行ってもよい（積層冷却器７０４〜７０６）。
・第２モータ駆動回路５にて，Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４とＮ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５とが混在してもよい（積層冷却器７０４〜７０６）。
以上が第４〜第６の形態の説明である。
【００８８】
［第７〜第９の形態］
第１〜第６の形態として説明した積層冷却器と同等の機能を有するものを，１ｉｎ１型や２ｉｎ１型のパワーカードの替わりに３ｉｎ１型のパワーカードを用いて構成することができる。これが第７〜第９の形態である。３ｉｎ１型のパワーカードとは，図１の回路図中３組分のトランジスタおよびそのそれぞれに対応する保護ダイオードを１枚のパワーカードとして実装したものである。３組のトランジスタとは，第１モータ駆動回路４または第２モータ駆動回路５における，上アームの３組または下アームの３組のことである。具体的には，図１中の番号にて，４１と４３と４５，４２と４４と４６，５１と５３と５５，５２と５４と５６，のいずれかのことである。３ｉｎ１型のパワーカードにも，両面冷却型と片面冷却型とがある。以下順に説明する。
【００８９】
まず両面冷却型について説明する。３ｉｎ１両面冷却型パワーカードには，２ｉｎ１型の場合のようなＵ字型，Ｎ字型といった種別はないが，上アーム用と下アーム用の２種類がある。図２２に，上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７の横断面図（図７に相当する断面図）を示す。図２２の上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７は，共通ハイサイド電極板３３と，３枚のミドルサイド電極板３４とを有している。
【００９０】
上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７では，一方の面の大部分が共通ハイサイド電極板３３により占められており，もう一方の面の大部分が３枚のミドルサイド電極板３４により占められている。これら４つの電極板のいずれもが放熱板としての機能を有している。つまり，両面がともに放熱面となっている。共通ハイサイド電極板３３は，図１中の奇数番の３つのトランジスタのコレクタ電極である。各ミドルサイド電極板３４は，奇数番の３つのトランジスタの各エミッタ電極である。
【００９１】
共通ハイサイド電極板３３と３枚のミドルサイド電極板３４との間にそれぞれ，半導体部分１５およびブロック電極１６が挟み込まれている。これら３つの半導体部分１５が奇数番のトランジスタ等である。ブロック電極１６の存在理由は，１ｉｎ１型や２ｉｎ１型の両面冷却型パワーカードの場合と同じである。上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７では，共通ハイサイド電極板３３と３枚のミドルサイド電極板３４とにそれぞれ，つまり計４つのバスバーが設けられる。共通ハイサイド電極板３３はハイサイド線１１に，３枚のミドルサイド電極板３４はそれぞれ中間端子（［００４２］参照）に接続される。また，３つの半導体部分１５にそれぞれ，制御端子１８が設けられる。
【００９２】
図２３に，下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８の横断面図を示す。図２３の下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８は，３枚のミドルサイド電極板３５と，共通ローサイド電極板３６とを有している。下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８では，一方の面の大部分が３枚のミドルサイド電極板３５により占められており，もう一方の面の大部分が共通ローサイド電極板３６により占められている。これら４つの電極板のいずれもが放熱板としての機能を有している。つまり，両面がともに放熱面となっている。各ミドルサイド電極板３５は，偶数番の３つのトランジスタの各コレクタ電極である。共通ローサイド電極板３６は，偶数番の３つのトランジスタのエミッタ電極である。
【００９３】
３枚のミドルサイド電極板３５と共通ローサイド電極板３６との間にそれぞれ，半導体部分１５およびブロック電極１６が挟み込まれている。これら３つの半導体部分１５が偶数番のトランジスタ等である。ブロック電極１６の存在理由は，これまでに登場した両面冷却型パワーカードの場合と同じである。下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８では，３枚のミドルサイド電極板３５と共通ローサイド電極板３６とにそれぞれ，つまり４つのバスバーが設けられる。３枚のミドルサイド電極板３５はそれぞれ，対応する中間端子および上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７のミドルサイド電極板３４のうち対応するものに接続される。共通ローサイド電極板３６はローサイド線１２に接続される。また，３つの半導体部分１５にそれぞれ，制御端子１８が設けられる。
【００９４】
続いて片面冷却型について説明する。３ｉｎ１片面冷却型パワーカードにも，上アーム用と下アーム用の２種類がある。図２４に上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９の横断面図を示す。図２４の上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９は，共通ハイサイド電極板３３と，３個のミドルサイド電極部材３７とを有している。ミドルサイド電極部材３７は，図２２中のミドルサイド電極板３４と異なり，基本的に封止樹脂１９に埋め込まれているものである。
【００９５】
上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９では一方の面の大部分が，共通ハイサイド電極板３３により占められている。そしてもう一方の面はすべて封止樹脂１９で占められている。上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９では，放熱板としての機能を持つのは，共通ハイサイド電極板３３だけであり，この面だけが放熱面である。上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９は基本的に，図２２の上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７を片面型に変形したものである。
【００９６】
上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９では，共通ハイサイド電極板３３が奇数番の３つのトランジスタのコレクタ電極である点は，図２２の両面冷却型の場合と共通である。また，３個のミドルサイド電極部材３７は，奇数番の３つのトランジスタの各エミッタ電極である。共通ハイサイド電極板３３と３個のミドルサイド電極部材３７との間にそれぞれ，半導体部分１５が挟み込まれている。１ｉｎ１型や２ｉｎ１型の片面冷却型パワーカードの場合と同様，ブロック電極１６はない。上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９では，共通ハイサイド電極板３３および３個のミドルサイド電極部材３７にそれぞれ，つまり計４つのバスバーが設けられる。共通ハイサイド電極板３３はハイサイド線１１に，３個のミドルサイド電極部材３７はそれぞれ中間端子に接続される。また，３つの半導体部分１５にそれぞれ，制御端子１８が設けられる。
【００９７】
図２５に下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０の横断面図を示す。図２５の下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０は，３枚のミドルサイド電極板３５と，共通ローサイド電極部材３８とを有している。共通ローサイド電極部材３８は，図２３中の共通ローサイド電極板３６と異なり，基本的に封止樹脂１９に埋め込まれているものである。
【００９８】
下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０では一方の面の大部分が，３枚のミドルサイド電極板３５により占められている。そしてもう一方の面はすべて封止樹脂１９で占められている。下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０では，放熱板としての機能を持つのは，３枚のミドルサイド電極板３５だけであり，この面だけが放熱面である。下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０は基本的に，図２３の下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８を片面型に変形したものである。
【００９９】
下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０では，３枚のミドルサイド電極板３５が偶数番の３つのトランジスタの各コレクタ電極である点は，図２３の両面冷却型の場合と共通である。また，共通ローサイド電極部材３８は，偶数番の３つのトランジスタの各エミッタ電極である。３枚のミドルサイド電極板３５と共通ローサイド電極部材３８との間にそれぞれ，半導体部分１５が挟み込まれている。上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９の場合と同様，ブロック電極１６はない。
【０１００】
下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０では，３枚のミドルサイド電極板３５および共通ローサイド電極部材３８にそれぞれ，つまり計４つのバスバーが設けられる。３枚のミドルサイド電極板３５はそれぞれ対応する中間端子に接続される。つまり上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９の３個のミドルサイド電極部材３７のうち対応するものにもそれぞれ接続される。共通ローサイド電極部材３８はローサイド線１２に接続される。また，３つの半導体部分１５にそれぞれ，制御端子１８が設けられる。
【０１０１】
むろん，３ｉｎ１型パワーカード７７〜８０でも，［００４０］で説明したバリエーションが可能である。
【０１０２】
第７の形態は，上記の４種類の３ｉｎ１型パワーカードを前述の第１の形態に適用したものである。図２６にその一例を示す。図２６の積層冷却器７０７は，３ｉｎ１型パワーカード７７〜８０を，５個の冷却チューブ８１の間に配置して構成したものである。ここで，上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７と，上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９とはいずれも，ハイサイド線１１と負荷側端子との間の導通状況の操作を担当している。下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８と，下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０とはいずれも，負荷側端子とローサイド線１２との間の導通状況の操作を担当している。
【０１０３】
３ｉｎ１型のパワーカードを使用していることにより，第１の形態の積層冷却器７０１（図１１）と比較して冷却チューブ８１の個数が２個少なくなっている。ただし図２６中の冷却チューブ８１は，図１１等で使用していた冷却チューブ７１より，図２６中上下方向に少し長い。その余の点では基本的に，積層冷却器７０７は積層冷却器７０１と同様に構成されている。
【０１０４】
すなわち積層冷却器７０７では，図中左のハウジング８寄りの３個の冷却チューブ８１の間に，上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９と下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０とが配置されている。これらが第１モータ駆動回路４を構成している。また，図中右の板バネ９寄りの３個の冷却チューブ８１の間に，上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７と下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８とが配置されている。これらが第２モータ駆動回路５を構成している。このような構成でも，冷却負荷の低い第１モータ駆動回路４の部分が片面冷却型のパワーカードで構成されていることには変わりない。よって，余分なコストの発生が防止されている。
【０１０５】
図２７は，図２６の積層冷却器７０７に対応する参考形態の積層冷却器の断面図である。図２７の積層冷却器では，第１モータ駆動回路４の部分も，片面冷却型ではなく両面冷却型の３ｉｎ１型パワーカードで構成されている。すなわちこれは，図１２に示した参考形態を，３ｉｎ１型パワーカードで構成で構成したものであるといえる。むろん図２７の構成では，２つの上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７はいずれも，ハイサイド線１１と負荷側端子との間の導通状況の操作を担当している。２つの下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８はいずれも，負荷側端子とローサイド線１２との間の導通状況の操作を担当している。
【０１０６】
第８の形態は，３ｉｎ１型パワーカードを第２の形態（図１３）に適用したものである。ということは言い替えると，前記第７の形態において片面冷却型のパワーカードの向きを逆向きにすることにより，冷却チューブ８１の個数を１つ減らしたものであるといえる。図２８にその一例である積層冷却器７０８の断面図を示す。
【０１０７】
第９の形態は，３ｉｎ１型パワーカードを第３の形態（図１４）に適用したものである。ということは言い替えると，前記第８の形態において両面冷却型のパワーカードと片面冷却型のパワーカードとの配置を交互とすることにより，冷却チューブ８１の冷却負荷の平準化を図ったものであるといえる。図２９にその一例である積層冷却器７０９の断面図を示す。
【０１０８】
ここで，ここまでに説明した第７〜第９の形態（図２６，図２８，図２９）およびそれらの参考形態（図２７）について，冷却チューブ８１の負荷の分布状況を測定したので，その結果を図３０のグラフにより説明する。この測定は，図１５のグラフの説明（［００６２］〜［００６４］）にて述べたのと同様の方法により行った。ただし，冷媒としては，純水にエチレングリコールを添加することにより沸点が１００℃以上となるように調整したものを使用した。また，冷却チューブ８１の番号は５番までである。さらに，各冷却チューブ８１における温度上昇幅の上限値を１０５℃とした。図３０のグラフからも，図１５のグラフについて［００６５］〜［００６９］で述べたのとほぼ同様の結果を読み取ることができる。以上が第７〜第９の形態の説明である。
【０１０９】
［第１０の形態］
続いて第１０の形態について説明する。第１０の形態に係る積層冷却器７１０の断面図を図３１に示す。図３１の積層冷却器７１０は，第７の形態の積層冷却器７０７（図２６）に基づいて，次の２点の改変を施したものである。
・下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０の向きを，図中左右方向に反転させること。
・上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９と下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０との間の冷却チューブ８１，つまり図２６中で左から２番目の冷却チューブ８１を除去すること。
【０１１０】
図３１の積層冷却器７１０では，上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９と下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０とが，それらの非放熱面同士を対面させて密着している。その間に冷却チューブ８１はない。非放熱面同士なので，ここでの冷却は不要だからである。よって積層冷却器７１０では，図２６の積層冷却器７０７に比して，冷却チューブ８１が１つ少なくて済んでいる。図３１の積層冷却器７１０における各冷却チューブ８１の負荷の分布状況についての図３０と同様の測定結果を，図３２に示す。図３２では，冷却チューブ８１の番号の２番が欠番となっている。図３２のグラフでは，図３０のグラフ中の上から３段目（図２８の形態の結果）とほぼ同様の結果が得られている。
【０１１１】
積層冷却器７１０を図２８の積層冷却器７０８と比較すると，冷却チューブ８１の個数では同じである。しかしながら積層冷却器７１０は積層冷却器７０８に対し，第１モータ駆動回路４の部分の配線のインダクタンスが小さいという利点を有する。このため，サージが発生しにくいのである。
【０１１２】
積層冷却器７１０（図３１）がこのような利点を有する理由は，共通ハイサイド電極板３３と共通ローサイド電極部材３８との間の距離が，図２８の場合と比較して小さいことにある。そしてこのことは，第１モータ駆動回路４の部分の積層順序によるものである。図２８の積層冷却器７０８では上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９と下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０との間に冷却チューブ８１が配置されているのに対し，図３１の積層冷却器７１０ではその位置に冷却チューブ８１がないからである。
【０１１３】
図３１に示した積層冷却器７１０では，第１モータ駆動回路４中の上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９および下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０の全体を，図中で左右反転してもよい。以上が第１０の形態の説明である。
【０１１４】
［第１１，第１２の形態］
第１０の形態のような第１モータ駆動回路４の部分におけるインダクタンス低減は，第１モータ駆動回路４を両面冷却型のパワーカードで構成しても達成することができる。これを具体化したものが第１１の形態である。その積層冷却器７１４の断面を図３３に示す。図３３の積層冷却器７１４は，図２７の積層冷却器に基づいて，その図中左から２番目の冷却チューブ８１とその両面の絶縁板７３を除去したものである。図３３中の第１モータ駆動回路４では，共通ハイサイド電極板３３と共通ローサイド電極板３６との間の距離が，冷却チューブ８１および絶縁板７３が除去されている分，図２７中の当該箇所より小さい。このため第１０の形態の場合と同様にインダクタンス低減効果を有する。
【０１１５】
図３３の積層冷却器７１４における第１モータ駆動回路４では，上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７の３枚のミドルサイド電極板３４と，下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８の３枚のミドルサイド電極板３５とが，間に何も挟まず直に接している。これにより，上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７と下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８との間の導通が取られている。このことから，ミドルサイド電極板３４とミドルサイド電極板３５とのうちいずれか一方については，バスバーを有する必要がない。［００９１］，［００９３］ではいずれにもバスバーが設けられると説明したが，本形態では，対応する中間端子との接続のためにいずれか一方にバスバーが設けられていれば十分である。
【０１１６】
なお，本形態におけるミドルサイド電極板３４とミドルサイド電極板３５との密着面については，［００４０］で説明した絶縁シートを備えることができない。ただし，ミドルサイド電極板３４とミドルサイド電極板３５との両方にバスバーを備えるのであれば，絶縁シートを備えていてもよい。
【０１１７】
図３３に示す本形態の積層冷却器７１４では，第１モータ駆動回路４と第２モータ駆動回路５とがともに，両面冷却型のパワーカードで構成されている。しかしながら，第２モータ駆動回路５の部分が３個の冷却チューブ８１で冷却されるのに対し，第１モータ駆動回路４は２個の冷却チューブ８１で冷却されるに留まる。つまり本形態では，第１モータ駆動回路４を構成しているパワーカードは，それ自体の構造としては両面冷却型であるものの，積層冷却器７１４内での配置上は実質的に片面冷却型として取り扱われていると言える。
【０１１８】
したがって，第１モータ駆動回路４の冷却能力は第２モータ駆動回路５の冷却能力より低い。よって積層冷却器７１４は，第１モータ駆動回路４に過剰な冷却能力を有しているわけではない。第１モータ駆動回路４の発熱量は第２モータ駆動回路５の発熱量より低いので，これで十分である。これでも，冷却チューブ８１および絶縁板７３を除去した分，図２７のものと比較して部品点数が少なくなっている。
【０１１９】
第１１の形態のインダクタンス低減をさらに推し進めたのが第１２の形態である。第１２の形態に係る積層冷却器７１５を図３４に示す。図３４の積層冷却器７１５の，図３３に対する相違点は，第１モータ駆動回路４中の上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７と下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８とが入れ替えられていることである。そしてそれらの間に絶縁板７３が挟み込まれていることである。これにより，共通ハイサイド電極板３３と共通ローサイド電極板３６との間の距離が，絶縁板７３の厚みの分だけとなっており，非常に小さい。このため，第１モータ駆動回路４のインダクタンスが，第１１の形態と比較してもさらに小さくなっている。
【０１２０】
ただし図３４の積層冷却器７１５では，ミドルサイド電極板３４とミドルサイド電極板３５との両方にバスバーが必要である。また，絶縁板７３が１枚増えた分，図３３と比較して部品点数が増えている。なお，ミドルサイド電極板３４の面とミドルサイド電極板３５の面とのいずれか少なくとも一方に，［００４０］で説明した絶縁シート２２を設けることにより，これらの面の間の絶縁板７３を省略できる。
【０１２１】
図３３の積層冷却器７１４および図３４の積層冷却器７１５でも，［０１１３］で説明したのと同様の変形が可能である。すなわち，第１モータ駆動回路４において，上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７および下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８の全体を，図中で左右反転してもよい。以上が第１１および第１２の形態の説明である。
【０１２２】
以上説明した，３ｉｎ１型パワーカードを用いる形態（第７〜第１２の形態）においては，３ｉｎ１型パワーカードを，３枚の１ｉｎ１型パワーカードで置き替えることができる。すなわち，上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７（図２２）や下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８（図２３）は，３枚の１ｉｎ１両面冷却型パワーカード７２（図７等）で置き替えられる。上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９や下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０は，３枚の１ｉｎ１片面冷却型パワーカード８２（図１０，横断面図は図１１等の中に現れている）で置き替えられる。その場合に３枚の１ｉｎ１片面冷却型パワーカード８２は，表裏同じ向きにして横並びに配置される。
【０１２３】
［第１３の形態］
ハイブリッド自動車のハイブリッドシステムでは，バッテリーとインバータ回路との間に昇降圧回路を挿入した構成とされる場合がある。その目的は２つある。１つは，車両駆動時にバッテリー電圧を昇圧して供給することによりモータ電流を小さくすることである。もう１つは，制動回生時にモータの発電電圧を降圧してバッテリーの充電に用いることである。その場合には，図１中のバッテリー１の部分が，図３５に示すようにバッテリー１０に昇降圧回路３９を付加したもので置き替えられる。この，昇降圧回路３９を有するハイブリッドシステムに本発明を適用したのが第１３の形態である。
【０１２４】
まず昇降圧回路３９について説明する。図３５の昇降圧回路３９は基本的に，ミドルサイド線５９とローサイド線１２との間の低圧側部分（図３５中ではバッテリー１０）と，ハイサイド線１１とローサイド線１２との間の高圧側部分（つまり図１の第１モータ駆動回路４や第２モータ駆動回路５）との間で電圧変換を行う回路である。昇降圧回路３９は，リアクトル６０と，トランジスタ６１，６２，６３，６４とにより構成されている。
【０１２５】
具体的には，ハイサイド線１１とミドルサイド線５９との間に，トランジスタ６１とトランジスタ６３とが並列に配置されている。昇降圧回路３９では，これら２つのトランジスタを上アームのトランジスタという。また，ミドルサイド線５９とローサイド線１２との間に，トランジスタ６２とトランジスタ６４とが並列に配置されている。これら２つのトランジスタを下アームのトランジスタという。そしてリアクトル６０は，トランジスタ群６１〜６４とバッテリー１０との間の位置に配置されている。リアクトル６０の位置は，図３５ではミドルサイド線５９上であるが，ローサイド線１２におけるトランジスタ群６２，６４とバッテリー１０との間の位置であってもよい。なお，図１の回路の説明中で言及した制御電極Ｐや保護ダイオードＤは当然，図３５中の各トランジスタ６１，６２，６３，６４にも設けられている。
【０１２６】
図３５では，上アームと下アームはいずれも，２つのトランジスタの並列として記載されてる。しかしながらこのことは必須事項ではない。回路の電流負荷が小さい場合には上下アームをそれぞれ１つのトランジスタで構成してもよい。逆に負荷が大きい場合には，３つ以上のトランジスタの並列として構成してもよい。以下の説明では，特記しない限り，図３５の通り上下アームとも２つのトランジスタの並列であることとする。
【０１２７】
昇降圧回路３９の動作は，車両駆動時と制動回生時とで異なる。車両駆動時には，下アームのトランジスタ６２，６４がオンオフを反復するのに対し，上アームのトランジスタ６１，６３はオフに固定される。制動回生時には逆に，上アームのトランジスタ６１，６３がオンオフを反復するのに対し，下アームのトランジスタ６２，６４はオフに固定される。つまり，上アームと下アームとが同時にオンとされることはない。
【０１２８】
上記の昇降圧回路３９も，図１の第１モータ駆動回路４や第２モータ駆動回路５とともに積層冷却器に組み込まれる。そのため，図３５中のトランジスタ６１〜６４も，図１中のトランジスタのようにパワーカード化されている。第１３の形態で用いるパワーカードは，図３６の横断面図に示すような並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３である。図３６の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３は，コレクタ電極板８４，エミッタ電極板８５を有している。並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３では，一方の面の大部分がコレクタ電極板８４により占められており，もう一方の面の大部分がエミッタ電極板８５により占められている。これら２つの電極板のいずれもが放熱板としての機能を有している。つまり，両面がともに放熱面となっている。コレクタ電極板８４は，図３５中の横並びの２つのトランジスタ（６１と６３，または，６２と６４）の共通のコレクタ電極である。エミッタ電極板８５は，同じく横並びの２つのトランジスタの共通のエミッタ電極である。
【０１２９】
コレクタ電極板８４とエミッタ電極板８５との間の２箇所に，半導体部分１５およびブロック電極１６が挟み込まれている。これら２つの半導体部分１５が，前述の２つのトランジスタ等である。ブロック電極１６の存在理由は，これまでに説明した各種の両面冷却型パワーカードの場合と同じである。並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３では，コレクタ電極板８４とエミッタ電極板８５とにそれぞれ，バスバーが設けられる。また，２つの半導体部分１５にそれぞれ，制御端子が設けられる。
【０１３０】
図３５の昇降圧回路３９を構成するには，２枚の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３が必要である。２枚の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３で構成した昇降圧回路３９を組み込んだ積層冷却器７１６の横断面図を図３７に示す。これが第１３の形態である。図３７の積層冷却器７１６は，８個の冷却チューブ７１と，６枚のＮ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５（図１７参照）と，２枚の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３（図３６参照）とにより構成されている。
【０１３１】
図３７の積層冷却器７１６中の昇降圧回路３９は，８個の冷却チューブ７１のうち図中右端の２つの間に位置している。そこでは，２個の冷却チューブ７１の間に，２枚の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３が重ねて挟み込まれている。図中左側のパワーカード８３が上アーム（トランジスタ６１，６３）であり，右側のパワーカード８３が下アーム（トランジスタ６２，６４）である。むろん，上アーム用の左側のパワーカード８３がハイサイド線１１とミドルサイド線５９との間の導通状況の操作を担当している。下アーム用の右側のパワーカード８３がミドルサイド線５９とローサイド線１２との間の導通状況の操作を担当している。この昇降圧回路３９では，上アームのエミッタ電極板８５と下アームのコレクタ電極板８４とが，間に何も挟まず直に接している。これにより，上下アームのパワーカード８３間の導通が取られている。
【０１３２】
このため，上アームのエミッタ電極板８５と下アームのコレクタ電極板８４とのうちいずれか一方については，バスバーを有する必要がない。［０１２９］ではいずれにもバスバーが設けられると説明したが，図３７の構成では，図３５中のミドルサイド線５９との接続のためにいずれか一方にバスバーが設けられていれば十分である。むろんここでも，上アームのエミッタ電極板８５と下アームのコレクタ電極板８４との密着面については，［００４０］で説明した絶縁シートを備えることができない。ただし，上アームのエミッタ電極板８５と下アームのコレクタ電極板８４との両方にバスバーを備えるのであれば，絶縁シートを備えていてもよい。
【０１３３】
図３７の積層冷却器７１６中の昇降圧回路３９では，上アームのパワーカード８３と下アームのパワーカード８３との間には冷却チューブ７１が設けられていない。その分，昇降圧回路３９における冷却能力は，第１モータ駆動回路４や第２モータ駆動回路５と比較して弱い。第１モータ駆動回路４や第２モータ駆動回路５では２個の冷却チューブ７１かんには１枚のパワーカードしか挟持されていないからである。しかしそれでも，［０１２７］で説明した理由により，昇降圧回路３９の冷却能力は十分である。上アームまたは下アームの一方のトランジスタがオンオフ反復により発熱するときには，他方が，オフ固定により発熱しないだけでなく，オンオフしている側の発生した熱を吸収して放熱させる役割を果たすからである。つまり，図３７中のパワーカード８３は，擬似的に両面放熱型として機能しているのである。このためむしろ，過剰な冷却能力を持つことなく，部品点数を少なくしている点でメリットが大きい。
【０１３４】
また，図３７中の第１モータ駆動回路４の部分を，図２０に示した積層冷却器７０５のように，２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６（図１８参照）を用いて構成してもよい。前述のように第１モータ駆動回路４に必要な冷却能力は，第２モータ駆動回路５に必要な冷却能力より低いからである。そのようにすればさらに構造を簡素化できる。なお，［０１２６］で述べたように昇降圧回路３９を上下アーム各１つのトランジスタで構成する場合には，１ｉｎ１型パワーカード（図７の「７２」）を用いる。昇降圧回路３９を上下アーム各３つのトランジスタで構成する場合には，３ｉｎ１型パワーカード（図３６の「８３」を３素子並列型としたもの）を用いることができる。
【０１３５】
図３７の積層冷却器７１６ではさらに，次のような変形が可能である。
・第２モータ駆動回路５の部分を，図１９に示した積層冷却器７０４のように，Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４（図１６参照）を用いて構成してもよい。この場合の第１モータ駆動回路４は，Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４と２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６とのいずれで構成してもよい。ただし前述と同様の理由により，２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６を用いた方がメリットが大きい。
・第１モータ駆動回路４と第２モータ駆動回路５とを配置上，入れ替えてもよい。
・図２１に示した積層冷却器７０６のように，第１モータ駆動回路４を構成するパワーカードと第２モータ駆動回路５を構成するパワーカードとを交互に配置してもよい。むろんその場合のパワーカードの種類は，既述のいかなるバリエーションでもよい。
【０１３６】
また，上記のようなことを，図２６〜図２９，図３１，図３３，図３４に示したように，３ｉｎ１型パワーカードを用いて構成してもよい。その場合の昇降圧回路３９については，図３７中の構成と同じでもよいし，図３８に示す並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８６を用いて構成してもよい。図３８の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８６は，構成としては図３６の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３と同等であるが，サイズのみを３ｉｎ１型パワーカードに合わせたものである。
【０１３７】
本形態の積層冷却器７１６では，昇降圧回路３９の部分についても，変形が可能である。図３９の横断面図に示すのが，その変形例である。この変形例は，図３７中の２枚の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３をそれぞれ図中で左右反転するとともに，それらの間に絶縁板７３を挟み込んだものである。図３９の例では，図３７の構成と比較して，絶縁板７３が１枚多く必要であるものの，昇降圧回路３９のインダクタンスが小さいという利点を有する。上アームのコレクタ電極板８４と下アームのエミッタ電極板８５とが，間に１枚の絶縁板７３のみを挟んで配置されているからである。なお図３９の例では，上アームのエミッタ電極板８５と下アームのコレクタ電極板８４との双方を，図３５中のミドルサイド線５９に接続する必要がある。以上が第１３の形態の説明である。
【０１３８】
［第１４の形態］
第１４の形態は，前記の第１３の形態の積層冷却器７１６を変形したものである。具体的には，昇降圧回路３９におけるトランジスタ６１，６２，６３，６４の部分についてのパワーカードの構成を変更したものである。本形態では，図４０に示すように，トランジスタ６１，６２で１つのパワーカードを構成し，トランジスタ６３，６４で１つのパワーカードを構成する。すなわち，第１３の形態では上下アームそれぞれを１つのパワーカードとしていたのに対し，本形態では上下アームにわたる１列の２個のトランジスタを１つのパワーカードとするのである。
【０１３９】
このためのパワーカードとしては，いずれも既出の，Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４（図１６），または，Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５（図１７）を使用することができる。本形態ではこれらのパワーカードはいずれも，各々が，ハイサイド線１１とミドルサイド線５９との間の導通状況の操作，および，ミドルサイド線５９とローサイド線１２との間の導通状況の操作を担当する。
【０１４０】
Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４を用いて昇降圧回路３９を構成した例を，図４１に示す。図４１の例では，２個の冷却チューブ７１の間に，２枚のＵ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４が重ねて挟み込まれている。この昇降圧回路３９では，左右２枚のパワーカード７４のミドルサイド電極板２５同士が，間に何も挟まず直に接している。このため，左右２枚のパワーカード７４のうちいずれか一方については，ミドルサイド電極板２５にバスバーを有する必要がない。［００７３］ではミドルサイド電極板２５にバスバーが設けられると説明したが，図４１の構成では，図３５中のミドルサイド線５９との接続のためにいずれか一方にバスバーが設けられていれば十分である。
【０１４１】
むろんここでも，ミドルサイド電極板２５同士の密着面については，［００４０］で説明した絶縁シートを備えることができない。ただし，両方のパワーカード７４のミドルサイド電極板２５にバスバーを備えるのであれば，絶縁シートを備えていてもよい。図４１の構成例の昇降圧回路３９でも，冷却性や部品点数に関して，［０１３３］で説明したのと同じ効果が得られる。
【０１４２】
図４２は，図４１の構成例中における左右２枚のＵ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４を入れ替えるとともに，それらの間に絶縁板７３を挟み込んだ構成例である。図４２の構成例では，部品点数やインダクタンスに関して，［０１３７］で述べたのと同様のことが言える。ハイサイド電極板２４とローサイド電極板２６とが，間に１枚の絶縁板７３のみを挟んで配置されているからである。しかもそのような箇所が２箇所ある。なお図４２の構成例では，左右２枚のパワーカード７４のミドルサイド電極板２５をいずれも，図３５中のミドルサイド線５９に接続する必要がある。
【０１４３】
図４３は，Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５を用いて昇降圧回路３９を構成した例である。この構成例は，図４２の構成例における２枚のＵ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４をいずれも，２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５で置き替えたものである。図４３の構成例でも，ハイサイド電極板２４とローサイド電極板２６とが間に１枚の絶縁板７３のみを挟んで対面して配置されている箇所が１箇所ある。したがって，図４２の構成例の場合よりは限定的ではあるが，ある程度のインダクタンス低減効果はある。
【０１４４】
なお，図４３中の２枚のパワーカード７５の一方のみを図中で左右反転させて配置することもできるが，その場合にはインダクタンス低減効果はあまり得られない。なお，Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５とＵ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４とを１枚ずつ用いて図４２または図４３に示したように構成することも可能である。
【０１４５】
図４１〜図４３では，図３７中の第１モータ駆動回路４や第２モータ駆動回路５の部分については図示を省略している。むろん，本形態におけるこの部分については，図３７に示した構成でもよいし，［０１３５］あるいは［０１３６］で説明した変形による構成であってもよい。
【０１４６】
なお，図４１〜図４３の構成例の昇降圧回路３９ではいずれも，上アームのトランジスタと下アームのトランジスタとが図中で左右に並んで配置されるようになっている。言い替えると，上アームのトランジスタ同士，または下アームのトランジスタ同士が図中で左右に並ぶことはないということである。これは，［０１２７］で説明したことから，昇降圧回路３９の動作上，同時にオンとされるトランジスタ同士が近接して配置されることがないようにしたものである。このことは必須ではないが，発熱箇所を分散させることができる点で有利である。
【０１４７】
さらに，図４１〜図４３の構成例の昇降圧回路３９ではいずれも，昇降圧回路３９の動作時に，図中右側の冷却チューブ７１に放熱するトランジスタ群と，図中左側の冷却チューブ７１に放熱するトランジスタ群とのうち１個ずつが発熱する。このことは，車両駆動時と制動回生時とのいずれの動作モードでも言える。そしてこのことは，放熱先の冷却チューブ７１の分散という点で，図３７の第１３の形態の構成例より有利である。以上が第１４の形態の説明である。
【０１４８】
以上詳細に説明したように本実施の形態に係る各積層冷却器（半導体装置）では，その部位により，回路の発熱量が異なり，そのために冷却チューブの冷却負荷も異なっている。そこで，冷却負荷の低い部位においては，必要な冷却能力を保持できる範囲内で敢えて，冷却能力を落とした構成を採用している。すなわち，両面冷却型パワーカードの替わりに片面冷却型パワーカードを採用したり，冷却チューブを間引いたりしている。これにより，必要な冷却能力を確保しつつ，構造を簡素化して部品点数やコストの削減を実現している。
【０１４９】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，図１１等の積層冷却器の構成において，第１モータ駆動回路４と第２モータ駆動回路５との配置を逆にしてもよい。また，昇降圧回路３９は，電池側が高圧でモータ側が低圧である構成であってもよい。また，図３７の構成例において，第１モータ駆動回路４と第２モータ駆動回路５と昇降圧回路３９との配置を適宜変更してもよい。また，パワーカードの種類のうち１ｉｎ１型，２ｉｎ１型，３ｉｎ１型の区別について，上記形態では基本的に，同じ型のもので構成しているが，混合して構成することも可能である。
【符号の説明】
【０１５０】
１，１０ 電池
２，３ モータ
２Ｕ，２Ｖ，２Ｗ，３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ モータ側端子
４ 第１モータ駆動回路
５ 第２モータ駆動回路
１１ ハイサイド線
１２ ローサイド線
２２ 絶縁シート
２４ ハイサイド電極板
２５ ミドルサイド電極板
２６ ローサイド電極板
３３ 共通ハイサイド電極板
３４，３５ ミドルサイド電極板
３６ 共通ローサイド電極板
３９ 昇降圧回路
５９ ミドルサイド線
７１，８１ 冷却器
７２，７４〜８０，８２，８３，８６ パワーカード（半導体素子）
７３ 絶縁板
８４ コレクタ電極板
８５ エミッタ電極板
【技術分野】
【０００１】
本発明は，冷却器と半導体素子とを積層してなる半導体装置に関する。さらに詳細には，例えばモーター等の電気機器との間で電流をやりとりする半導体素子と，その半導体素子の電流による発熱を防止する冷却器とを有する半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，モータ等の電力消費機器へ供給する電流の制御に，インバータ等の半導体素子が用いられている。また，発電機のように電力を発生する機器からの電流の制御にも半導体素子が用いられる。これら電流を取り扱う半導体素子は，一般に使用時の発熱量が大きい。そのため，半導体素子と冷却器とを接触させて使用することがある。例えばハイブリッド自動車では，動力の発生と発電とを行うモータの電流制御に，多数のインバータと多数の冷却器とを積層した状態の装置が用いられている。
【０００３】
さらに，１つの装置にて，２以上の電力消費機器または電力発生機器を併用する場合がある。例えばハイブリッド自動車の中でも２モータ式といわれるものでは，エンジン回転による回生発電を行う第１モータと，車輪を駆動する動力源である第２モータとを有している。このような場合，２つのモータ（電力消費機器または電力発生機器）の電流レベルは同じとは限らない。２モータ式ハイブリッド自動車の場合では，第２モータの電流レベルを１０とすれば，第１モータの電流レベルは概ね１〜３．５程度である。電流レベルが異なれば当然，対応するインバータ（半導体素子）の発熱量も異なる。
【０００４】
このような場合にそれぞれのインバータ（半導体素子）を均等に冷却したのでは，インバータ間に温度差が生じてしまう。この温度差のため，両インバータ間で寿命の進行の程度に差が生じたり，冷却器に熱応力が発生する等の弊害が生じうる。これを解消しようとする従来技術として，特許文献１に記載の技術が挙げられる。同文献の技術では，チューブ（冷却器）の部位により冷却能力に差を設けている。そして，チューブにおける冷却能力の高い部位で発熱量が高い電子部品（半導体素子）を保持し，冷却能力の低い部位で発熱量が低い電子部品を保持するようにしている。これにより，電子部品間での温度差の解消を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２６５５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら前記した従来の技術には，次のような問題点があった。上記のように半導体素子間で発熱量に差異がある場合，発熱量の大きい方の半導体素子については，相当に高い冷却性を確保する必要がある。このため通常，冷却器の冷却性能だけでなく，半導体素子自体の放熱性も上げておくことになる。そして，冷却器のうち，発熱量の小さい方の半導体素子を保持する部分の冷却能力を小さくするのである。
【０００７】
半導体素子自体の放熱性を上げる具体的な手法としては，放熱面積を十分に大きく確保することや，個々の半導体素子のサイズを小さくして替わりに個数を増やすことが挙げられる。しかしサイズに関しては，実際にはあまり小型化できない。ブロック電極や制御配線の配置のため，また耐圧性や耐降伏性といった電気的特性の確保のためにはある程度のサイズが必要だからである。そこで放熱面の大面積化のために両面冷却型とされることになる。
【０００８】
しかし両面冷却型の半導体素子は，必要な部品点数や工程数が多いという問題がある。樹脂封止後に両面の樹脂を除去する必要があることや，冷却器に挿入する際に絶縁板を両面に必要とすることのためである。そのため，製造が煩雑でコストも高いのである。これに対し，冷却器の冷却能力を部分的に下げることは，工程数やコストを削減する要因にはならない。
【０００９】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，発熱量が異なる複数の半導体素子を冷却器とともに備える半導体装置において，半導体素子ごとの発熱量に応じた適切な冷却性能と，工程数やコストの削減とを両立することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の半導体装置は，内部に冷媒を通す冷却器と，半導体素子とを積層してなるものであって，半導体素子として，動作時の発熱量が大きい回路を構成するとともに，両面が放熱面とされ両方の放熱面がいずれも冷却器と接触するように配置されている両面放熱半導体素子と，動作時の発熱量が小さい回路を構成するとともに，一方の面が放熱面とされその放熱面が冷却器と接触するように配置されている片面放熱半導体素子とを有している。
【００１１】
この半導体装置は，大電流の負荷および小電流の負荷に接続されて使用されるものである。大電流の負荷に接続される部分の回路は動作時の発熱量が大きく，小電流の負荷に接続される部分の回路は動作時の発熱量が小さい。そこで本発明の半導体装置では，大電流の負荷に接続される部分には両面放熱半導体素子を配置して回路を構成し，小電流の負荷に接続される部分には片面放熱半導体素子を配置して回路を構成している。これにより，装置全体を両面放熱半導体素子で構成する場合と比較して，必要な冷却性能を確保しつつ構造の簡素化を実現している。本発明において，半導体素子の放熱面が冷却器と接触するとは，放熱面と冷却器とが直に接触する場合に限らず，絶縁部材等の中間部材を間に挟んで接触する場合を含むものとする。
【００１２】
本発明の半導体装置はさらに，複数の片面放熱半導体素子を有し，片面放熱半導体素子のうち一部のものは，片面放熱半導体素子および両面放熱半導体素子の中で最も端に位置し，放熱面が，他の片面放熱半導体素子および両面放熱半導体素子の方を向くとともに冷却器と接触し，他方の面が他の冷却器と接触しないように配置されていることが望ましい。これにより，必要な冷却器の個数を削減できる。さらに，片面放熱半導体素子のうち残りのものは，両方の面がいずれも冷却器と接触するとともに，放熱面の向きが，最も端に位置する片面放熱半導体素子の放熱面と同じ向きになるように配置されていることが望ましい。これにより，片面放熱半導体素子により構成される回路部分の冷却器の負担が均一化される。
【００１３】
そして，片面放熱半導体素子ばかりでなく両面放熱半導体素子も複数有し，片面放熱半導体素子と両面放熱半導体素子とが交互に配置されていることが望ましい。これにより，半導体装置全体として，冷却器の負担の均一化が図られる。
【００１４】
［００１０］に記載の本発明の半導体装置はまた，複数の片面放熱半導体素子を有し，複数の片面放熱半導体素子は，各放熱面がそれぞれ冷却器と接触し，他方の面同士が互いに接触するように配置されたものであってもよい。これにより，片面放熱半導体素子で構成される回路の部分で，インダクタンスの低減が図られる。片面放熱半導体素子における「他方の面」同士の間に冷却器がない分，片面放熱半導体素子２枚分の厚みが削減されているからである。
【００１５】
本発明の別の態様の半導体装置は，内部に冷媒を通す冷却器と，半導体素子とを積層してなるものであって，半導体素子として，動作時の発熱量が大きい回路を構成するとともに，両面がいずれも冷却器と接触するように配置されている両面放熱半導体素子と，動作時の発熱量が小さい回路を構成するとともに，一方の面のみが冷却器と接触するように配置されている片面放熱半導体素子とを有している。
【００１６】
この半導体装置における「片面放熱半導体素子」は，一方の面が冷却器と接触し，他方の面は冷却器と接触しないように配置されている半導体素子である。半導体素子自体の構造としては両面が放熱面様に構成されていてもよい。この半導体装置でも，［００１０］の半導体装置と同様に，装置全体を両面放熱半導体素子で構成する場合と比較して，必要な冷却性能を確保しつつ構造の簡素化を実現しており，共通する特別の技術的特徴を有している。
【００１７】
この半導体装置ではさらに，複数の片面放熱半導体素子を有し，複数の片面放熱半導体素子は，各々の一方の面がそれぞれ冷却器と接触し，他方の面同士が互いに接触するように配置されていることが望ましい。これにより，たとえ構造的には両面が放熱面様に構成されている半導体素子であっても実質的に片面放熱半導体素子として使用していることになる。また，冷却器の個数削減やインダクタンス低減が図られる。
【００１８】
［００１７］の半導体装置をさらに限定した発明概念として，次のものが挙げられる。
［発明概念１］
［００１７］に記載の半導体装置において，
前記複数の片面放熱半導体素子の一部は，電源のハイサイド線と負荷側端子との間の導通の断続を行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の残りのものは，負荷側端子と電源のローサイド線との間の導通の断続を行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記一方の面は，電源のハイサイド線との接続面および電源のローサイド線との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面はいずれも，負荷側端子との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面同士が直に接触していることを特徴とする半導体装置。
【００１９】
あるいは次のものも考えられる。
［発明概念２］
［００１７］に記載の半導体装置において，
前記複数の片面放熱半導体素子の一部は，電源のハイサイド線と負荷側端子との間の導通の断続を行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の残りのものは，負荷側端子と電源のローサイド線との間の導通の断続を行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記一方の面はいずれも，負荷側端子との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面は，電源のハイサイド線との接続面および電源のローサイド線との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面同士が，間に絶縁部材を挟んで接触していることを特徴とする半導体装置。
【００２０】
また，［００１０］〜［００１９］に記載の本発明の半導体装置では，両面放熱半導体素子が，車両における電源から動力発生担当モータへの供給電流を制御する動力モータ駆動回路を構成しており，片面放熱半導体素子が，車両における回生発電担当モータから電源への回生電流を制御する発電モータ駆動回路を構成していることが望ましい。一般に２モータ式のハイブリッド車や電気自動車等の電動車両では，回生発電担当モータの電流は動力発生担当モータへの供給電流の３分の１程度で，駆動回路の発熱量にもそれに見合った程度の差がある。よって，本発明を適用することで，必要な冷却性能を確保しつつ構造を簡素化できる。
【００２１】
また，［００１５］または［００１７］に記載の半導体装置では，両面放熱半導体素子が，電源と負荷との間の電流を制御する負荷駆動回路を構成しており，片面放熱半導体素子が，電源と負荷との間で電圧の昇降を行う昇降圧回路を構成していることもまた望ましい。一般的に昇降圧回路では，上下アームのうち一方のみが動作するので，負荷駆動回路より発熱量が少ないからである。
【００２２】
［００２１］に記載のものをさらに限定した発明概念として，以下のものが挙げられる。
［発明概念３］
［００２１］に記載の半導体装置において，
前記複数の片面放熱半導体素子の一部は，前記昇降圧回路の高位線と中位線との間の導通の断続を行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の残りのものは，前記昇降圧回路の中位線と低位線との間の導通の断続を行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記一方の面は，前記高位線との接続面および前記低位線との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面はいずれも，前記中位線との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面同士が直に接触していることを特徴とする半導体装置。
【００２３】
［発明概念４］
［００２１］に記載の半導体装置において，
前記複数の片面放熱半導体素子の一部は，前記昇降圧回路の高位線と中位線との間の導通の断続を行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の残りのものは，前記昇降圧回路の中位線と低位線との間の導通の断続を行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記一方の面はいずれも，前記中位線との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面は，前記高位線との接続面および前記低位線との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面同士が，間に絶縁部材を挟んで接触していることを特徴とする半導体装置。
【００２４】
［発明概念５］
［００２１］に記載の半導体装置において，
前記複数の片面放熱半導体素子はいずれも，前記昇降圧回路の高位線と中位線との間の導通の断続と，中位線と低位線との間の導通の断続とを行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記一方の面はいずれも，前記高位線との接続領域および前記低位線との接続領域を含む面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面はいずれも，前記中位線との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面同士が直に接触していることを特徴とする半導体装置。
【００２５】
［発明概念６］
［００２１］に記載の半導体装置において，
前記複数の片面放熱半導体素子はいずれも，前記昇降圧回路の高位線と中位線との間の導通の断続と，中位線と低位線との間の導通の断続とを行うものであり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記一方の面はいずれも，前記中位線との接続面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面はいずれも，前記高位線との接続領域および前記低位線との接続領域を含む面であり，
前記複数の片面放熱半導体素子の前記他方の面同士が，間に絶縁部材を挟んで，前記高位線との接続領域と前記低位線との接続領域とが対面するように接触していることを特徴とする半導体装置。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば，発熱量が異なる複数の半導体素子を冷却器とともに備える半導体装置において，半導体素子ごとの発熱量に応じた適切な冷却性能と，工程数やコストの削減との両立が達成されている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態に係るハイブリッドシステムの回路図である。
【図２】図１中のモータ駆動回路の部分と，冷却チューブとからなる積層冷却器を示す斜視図である。
【図３】図２の積層冷却器を構成要素に分解して示す分解斜視図である。
【図４】冷却チューブの構造を示す横断面図である。
【図５】冷却チューブの構造を示す縦断面図である。
【図６】１ｉｎ１両面冷却型パワーカードの縦断面図である。
【図７】１ｉｎ１両面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図８】１ｉｎ１両面冷却型パワーカードの外観斜視図である。
【図９】絶縁シートを有する両面冷却型パワーカードの断面図である。
【図１０】１ｉｎ１片面冷却型パワーカードの断面図である。
【図１１】第１の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図１２】第１の形態に対応する参考形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図１３】第２の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図１４】第３の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図１５】図１１〜図１４の積層冷却器における冷却チューブの負荷の分布を示すグラフである。
【図１６】Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図１７】Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図１８】２ｉｎ１片面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図１９】第４の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図２０】第５の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図２１】第６の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図２２】上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図２３】下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図２４】上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図２５】下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図２６】第７の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図２７】第７の形態に対応する参考形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図２８】第８の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図２９】第９の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図３０】図２６〜図２９の積層冷却器における冷却チューブの負荷の分布を示すグラフである。
【図３１】第１０の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図３２】図３１の積層冷却器における冷却チューブの負荷の分布を示すグラフである。
【図３３】第１１の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図３４】第１２の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図３５】図１のハイブリッドシステムに用いられる昇降圧回路を記す回路図である。
【図３６】図３５の昇降圧回路に用いられる並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカードの横断面図である。
【図３７】第１３の形態の積層冷却器の構成を示す断面図である。
【図３８】図３６の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカードの変形例の横断面図である。
【図３９】図３７の積層冷却器の昇降圧回路の部分についての変形例（その１）の構成を示す断面図である。
【図４０】図３５の昇降圧回路におけるパワーカードの別の構成例を示す回路図である。
【図４１】第１４の形態の積層冷却器における昇降圧回路の部分の構成（その１）を示す断面図である。
【図４２】第１４の形態の積層冷却器における昇降圧回路の部分の構成（その２）を示す断面図である。
【図４３】第１４の形態の積層冷却器における昇降圧回路の部分の構成（その３）を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，２モータ式ハイブリッド自動車のモータをコントロールする半導体装置として，本発明を具体化したものである。本形態の半導体装置は，図１にその回路図を示すハイブリッドシステムに本発明を適用したものである。図１のハイブリッドシステムは，２モータ式ハイブリッド自動車において，バッテリー１と第１モータ２および第２モータ３との間の電流のやりとりを司るものである。
【００２９】
図１のハイブリッドシステムは，第１モータ２を駆動する第１モータ駆動回路４と，第２モータ３を駆動する第２モータ駆動回路５とを有している。図１中，第１モータ駆動回路４および第２モータ駆動回路５の部分６が，本形態の半導体装置に係るインバータ回路である。第１モータ駆動回路４は，６つのトランジスタ４１〜４６を有している。各トランジスタは，ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等のパワー半導体素子である。トランジスタ４１〜４６のうち，トランジスタ４１，４２，トランジスタ４３，４４，トランジスタ４５，４６の３対のペアがそれぞれ，バッテリー１のハイサイド線１１とローサイド線１２との間に直列に配置されている。そして各ペアの中間端子４Ｕ，４Ｖ，４Ｗがそれぞれ，第１モータ２の端子２Ｕ，２Ｖ，２Ｗに接続されている。
【００３０】
第２モータ駆動回路５も，第１モータ駆動回路４と同様に，６つのトランジスタ５１〜５６により構成されている。よって第２モータ駆動回路５にも３つの中間端子５Ｕ，５Ｖ，５Ｗがそれぞれ，第２モータ３の端子３Ｕ，３Ｖ，３Ｗに接続されている。また，第１モータ駆動回路４および第２モータ駆動回路５のトランジスタ４１〜４６，５１〜５６はそれぞれ，制御電極Ｐを有している。トランジスタ４１〜４６，５１から５６のうち，ハイサイド線１１側の６つ（奇数番のもの）を上アーム，ローサイド線１２側の６つ（偶数番のもの）を下アームということがある。さらに，各トランジスタには保護ダイオードＤが設けられている。２モータ式ハイブリッド自動車において，第１モータ２はエネルギー回生による発電を主として担当し，第２モータ３は車両の走行のための駆動力の発生を主として担当する。
【００３１】
［前提となる構成］
まず，本発明の適用対象である半導体装置の前提構成を説明する。図１中のインバータ回路６は実際には，図２および図３に示すように積層冷却器７の形態とされている。図２の積層冷却器７は，図３に示す冷却チューブ７１とパワーカード７２と絶縁板７３とを積層したものである。このうちのパワーカード７２が，図１中の計１２組のトランジスタのうち１組をその保護ダイオードＤとともに封止樹脂を使ってカード状に実装したものである。よって，図２の積層冷却器７の全体には，１２枚のパワーカード７２が含まれている。本発明の請求項で「半導体素子」と称しているものは，実施の形態では「パワーカード」である。パワーカードの詳細な構成については後述する。
【００３２】
冷却チューブ７１は，内部に冷媒（例えば水であるがこれに限らない）を通すための中空の部材である。冷却チューブ７１は，略直方体状のケース部７１１と，２箇所の円筒状の連結部７１２とを有している。図４の横断面図に示すように，連結部７１２により，複数の冷却チューブ７１を，積層型に連結して全体に冷媒が循環できるように構成することができる。図４中における各部の矢印Ｆは，冷媒の流れの向きを示す。ただし，積層冷却器７を構成する冷却チューブ７１のうち図２中最も右側のものだけは，その図中右側の面には連結部７１２がなく閉鎖されているものである。また，図２中最も左側の冷却チューブ７１の図中左側の連結部７１２は，ハウジング８を貫通して突出する程度に長くされている。これが，入り口ＩＮおよび出口ＯＵＴとなっている。
【００３３】
また，ケース部７１１の内部には，図５の縦断面図（図４中のＣ位置）に示すように，波状フィン７１３が挿入されている。ケース部７１１の材質から冷媒への放熱面積を稼ぐためである。ケース部７１１，連結部７１２，波状フィン７１３はいずれもアルミ等の軽金属の薄板のプレス成形品である。これらが鑞付け等の手法により接合され冷却チューブ７１とされている。図２の積層冷却器７では，入り口ＩＮと出口ＯＵＴとにより，積層冷却器７を構成する各冷却チューブ７１に冷媒を循環させることができるようになっている。
【００３４】
絶縁板７３は，冷却チューブ７１とパワーカード７２との間に絶縁のために挟み込まれる板である。絶縁板７３は，絶縁性かつ高熱伝導性の材質（窒化アルミ等）で形成されている。
【００３５】
図２の積層冷却器７は，１２枚のパワーカード７２を２枚ずつ，７個の冷却チューブ７１の間に配置して構成したものである。パワーカード７２と冷却チューブ７１との間には必ず絶縁板７３が挟み込まれている。積層冷却器７は，このような積層体が，ハウジング８と板バネ９とにより，積層方向に加圧された状態で一体的に保持されているものである。板バネ９は，パワーカード７２と冷却チューブ７１とを強く圧接させることで，パワーカード７２から冷却チューブ７１への放熱の効率をよくするためのものである。図２の積層冷却器７では，１２枚のパワーカード７２が２枚ずつ６列に配置されている。そのうち図２中左の３列の６枚が第１モータ駆動回路４に属し，右の３列の６枚が第２モータ駆動回路５に属する。
【００３６】
パワーカード７２について説明する。パワーカード７２は，図６の縦断面図および図７の横断面図に示される構造を有している。図７は図６中のＡ位置の断面図であり，図６は図７中のＢ位置の断面図である。パワーカード７２は，図６および図７に示される通り，コレクタ電極板１３とエミッタ電極板１４とで，半導体部分１５とブロック電極１６とを挟んだ構造をなしている。半導体部分１５は，実際にはトランジスタとその保護ダイオードとの一対のものであるが，図中では簡略に示している（以下の他の断面図においても同じ）。ブロック電極１６は，半導体部分１５とエミッタ電極板１４との間に位置する。ブロック電極１６は，信号線１７がエミッタ電極板１４と接触しないように，信号線１７の配置スペースを半導体部分１５とエミッタ電極板１４との間に確保するための部材である。
【００３７】
図６に示すパワーカード７２はさらに，半導体部分１５の制御のための制御端子１８を備えている。制御端子１８は，パワーカード７２において図６中下向きに突出している。半導体部分１５と制御端子１８とは，信号線１７により接続されている。信号線１７は，半導体部分１５中のトランジスタの制御電極Ｐに接続されている。このような構成のパワーカード７２は，封止樹脂１９により一体化されている。パワーカード７２にはさらに，図６中上向きに突出する入力バスバー２０および出力バスバー２１が設けられている。入力バスバー２０はコレクタ電極板１３と接続されており，出力バスバー２１はエミッタ電極板１４と接続されている。
【００３８】
パワーカード７２の外観を，図８に示す。図８に見るように，パワーカード７２の一方の面の大部分はコレクタ電極板１３に占められている。図８では見えないが，その裏側の面の大部分はエミッタ電極板１４に占められている。これによりパワーカード７２では，コレクタ電極板１３とエミッタ電極板１４とがいずれも，後述するように放熱板としての役割を果たすようになっている。図８で制御端子１８が複数個あるのは，図１の回路図中の各トランジスタに，実際には電流モニタ用信号線や，発熱状態を計測する温度センサーの信号線などの入出力端子群が設けられているからである。なお，図１中の１組のトランジスタ自体も，実際には複数個のトランジスタの並列結合として構成されていてもよい。
【００３９】
図６〜図８に示したパワーカード７２は，パワーカードの中でも，両面冷却型といわれる種類のものである。両面に放熱板（コレクタ電極板１３およびエミッタ電極板１４）を有するからである。この他に片面冷却型といわれる種類のものもあり，後述する。パワーカード７２はまた，パワーカードの中でも，１ｉｎ１型といわれる種類のものである。１枚のパワーカード７２の中に，図１の回路図中における１組のトランジスタとその保護ダイオードＤとが実装されているからである。この他に２ｉｎ１型，あるいは３ｉｎ１型といわれる種類のものもあり，後述する。
【００４０】
なお，パワーカードにはさらに，冷却面に絶縁シートを備えたものもある。図９にその例を示す。図９のパワーカード７２Ｘは，図６に示したパワーカード７２の両面を，絶縁シート２２および金属箔２３で覆ったものである。絶縁シート２２のみで覆ったタイプのものもある。片面のみを絶縁シート２２でもしくは絶縁シート２２および金属箔２３で覆ったタイプのものもある。このように絶縁シート２２を有するパワーカード７２Ｘを，図６等に示したパワーカード７２に替えて使用することができる。その場合には，絶縁シート２２のある面に関しては，図２および図３中の絶縁板７３は不要である。むろん絶縁シート２２は，絶縁板７３と同様に，絶縁性かつ高熱伝導性の材質で形成されている。
【００４１】
図２中の第１モータ駆動回路４および第２モータ駆動回路５の部分では，図３に示したように，２つの冷却チューブ７１の間に，２つのパワーカード７２（Ｈ，Ｌ）が挟み込まれる。この２つのパワーカード７２（Ｈ，Ｌ）は，図１の回路図中で直列結合をなす２つのトランジスタ（例えば４１と４２）および保護ダイオードＤを内蔵している。つまり，パワーカード７２Ｈが図１中の１２個のトランジスタのうち奇数番のものおよびそれと対になる保護ダイオード（上アーム）に相当し，パワーカード７２Ｌが偶数番のものおよびそれと対になる保護ダイオード（下アーム）に相当する。
【００４２】
図３中の２つのパワーカード７２（Ｈ，Ｌ）の入力バスバー２０（Ｈ，Ｌ）および出力バスバー２１（Ｈ，Ｌ）は，配線との結線まで完成された状態では次のように接続される。
・入力バスバー２０Ｈ→ハイサイド線１１
・出力バスバー２１Ｈおよび入力バスバー２０Ｌ→対応する中間端子
・出力バスバー２１Ｌ→ローサイド線１２
ここで中間端子とは，図１中の中間端子４Ｕ，４Ｖ，４Ｗ，５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ，のいずれかのことである。このようにして，図２の積層冷却器７が全体として，図１中の第１モータ駆動回路４および第２モータ駆動回路５のインバータ回路６として機能するようになっている。以上が前提となる構成の説明である。
【００４３】
［第１の形態］
ここから第１の形態に入る。第１の形態の全体構成は，前述の前提となる構成とほぼ同様である。ただし第１の形態では，第１モータ駆動回路４の部分のトランジスタ４１〜４６として，前述の両面冷却型パワーカード７２に替えて，片面冷却型のパワーカードを用いる。第２モータ駆動回路５の部分のトランジスタ４１〜４６としては，前提となる構成で説明したとおり両面冷却型のパワーカード７２を用いる。
【００４４】
そこで片面冷却型のパワーカードについて説明する。片面冷却型パワーカード８２は，図１０の断面図に示すように構成されている。図１０は，両面冷却型パワーカード７２について説明した図６に対応する縦断面図である。図１０の片面冷却型パワーカード８２は，一方の面がほぼコレクタ電極板１３で占められている点では両面冷却型パワーカード７２と共通するが，その反対側の面はすべて封止樹脂１９で占められている。
【００４５】
片面冷却型パワーカード８２には，エミッタ電極板１４がない。片面冷却型パワーカード８２では，出力バスバー２１の内側端部が直に半導体部分１５に接続されており，エミッタ電極として機能するようになっている。このために板状のエミッタ電極は不要なのである。ただしこれは，両面冷却型パワーカード７２のエミッタ電極板１４と異なり，放熱板としては機能しない。封止樹脂１９に埋め込まれているからである。片面冷却型パワーカード８２において放熱板として機能するのは，コレクタ電極板１３だけである。
【００４６】
また，片面冷却型パワーカード８２にはブロック電極１６もない。板状のエミッタ電極板１４がないことから，信号線１７とエミッタ電極板１４との接触のおそれもない。このため，ブロック電極１６の必要性もないのである。これら以外の点では，片面冷却型パワーカード８２の構成は両面冷却型パワーカード７２とほぼ共通である。すなわち図１０の片面冷却型パワーカード８２は，１ｉｎ１型に分類されるものである。
【００４７】
外観的にも，図８のような角度で見れば片面冷却型パワーカード８２も両面冷却型パワーカード７２も大差ない。特に，一方の面がほぼコレクタ電極板１３で占められていることに加えて，入力バスバー２０および出力バスバー２１が上向きに突出していること，および，制御端子１８が下向きに突出していることも共通する。ただしその裏面を見ると，片面冷却型パワーカード８２は両面冷却型パワーカード７２と異なり，そのほとんどが封止樹脂１９でできているように見える。よって，片面冷却型パワーカード８２を図３のようにして積層冷却器７に組み込むに際し，封止樹脂１９の面の側には絶縁板７３は不要である。また，片面冷却型パワーカードについても，コレクタ電極板１３の面に関しては，［００４０］で説明した絶縁シート付きのバリエーションは可能である。
【００４８】
第１の形態に係る積層冷却器７０１の全体の横断面図を図１１に示す。図１１に見るように，積層冷却器７０１は，７個の冷却チューブ７１の間に，片面冷却型パワーカード８２および両面冷却型パワーカード７２を６個ずつ挟み込んで積層体としたものである。図１１の積層冷却器７０１では，６個の片面冷却型パワーカード８２が図中左側の３列に２個ずつ配置されている。これらが第１モータ駆動回路４を構成している。また，６個の両面冷却型パワーカード７２が図中右側の３列に２個ずつ配置されている。これらが第２モータ駆動回路５を構成している。
【００４９】
また図１１に示されるように積層冷却器７０１では，両面冷却型パワーカード７２に対しては両面に絶縁板７３が配置されているのに対し，片面冷却型パワーカード８２に対してはそのコレクタ電極板１３側の面にしか絶縁板７３が配置されていない。これにより，図１１の積層冷却器７０１に含まれる絶縁板７３の枚数は，全部で１８枚である。
【００５０】
つまり積層冷却器７０１においては，第２モータ駆動回路５では，６枚の両面冷却型パワーカード７２が使用されており，各両面冷却型パワーカード７２の両面の放熱面がいずれも，絶縁板７３を介して冷却チューブ７１に密着している。一方，第１モータ駆動回路４では，６枚の片面冷却型パワーカード８２が使用されており，それらの片面の放熱面が絶縁板７３を介して冷却チューブ７１に密着している。なお，片面冷却型パワーカード８２のもう一方の面も冷却チューブ７１に密着しているにはいるが，このことは放熱性にはあまり寄与しない。よって，第１モータ駆動回路４と第２モータ駆動回路５との放熱性を比較すると，第２モータ駆動回路５の方が優れている。
【００５１】
上記のように構成された積層冷却器７０１では先に述べたように，第２モータ駆動回路５が駆動する第２モータ３が主に車両の動力の発生を担当するのに対し，第１モータ駆動回路４が駆動する第１モータ２は主に発電を担当する。このため，第１モータ駆動回路４を流れる電流は第２モータ駆動回路を流れる電流の高々３分の１程度である。したがって発熱量にもそれに応じた差があり，第２モータ駆動回路の方が第１モータ駆動回路４より発熱が激しい。つまり，第１モータ駆動回路４と第２モータ駆動回路５との放熱性の差異は，発熱量の差異に合わせたものなのである。このため，実際の車両の運転状況において，第１モータ駆動回路４の冷却能力が低いからといって第１モータ駆動回路４が過熱することはない。
【００５２】
もし，第１モータ駆動回路４をも両面冷却型パワーカード７２で構成するとなると，図１２に示すように，絶縁板７３の枚数は全部で２４枚となる。これは図１１の場合より６枚多い。また，両面冷却型パワーカード７２自体も片面冷却型パワーカード８２より当然，構造が複雑である。このように図１２の構成例では部品点数が多く構造も複雑なのであるが，冷却性能に関してはむしろ過剰なだけでありメリットはない。これに対し図１１に示した第１の形態の積層冷却器７０１では，発熱の少ない第１モータ駆動回路４の部分では，構造の簡単な片面冷却型パワーカード８２を採用している。これにより，必要最小限の冷却性能を確保しつつ，部品点数を少なめとするとともに構造を簡素化している。以上が第１の形態の説明である。
【００５３】
［第２の形態］
続いて第２の形態について説明する。第２の形態に係る積層冷却器７０２の全体の横断面図を図１３に示す。図１３の積層冷却器７０２は，前述の第１の形態の積層冷却器７０１（図１１）に対し，次の２点で異なっており，その余の点は共通である。
（ａ）第１モータ駆動回路４の部分で，片面冷却型パワーカード８２が図１１とは逆向きになっていること。
（ｂ）冷却チューブ７１の個数が１つ少ないこと。
【００５４】
すなわち図１１の積層冷却器７０１では，両面から放熱を受ける冷却チューブ７１は，第２モータ駆動回路５のＶ相の両側の２つだけであった。図１３の積層冷却器７０２ではこれに加えて，第２モータ駆動回路５のＵ相と第１モータ駆動回路４のＷ相の間の冷却チューブ７１も，両面から放熱を受けるようになっている。このことは，片面冷却型パワーカード８２の向きを左右逆にすることにより達成されている。すなわち，図１１の積層冷却器７０１では片面冷却型パワーカード８２が，非放熱面（封止樹脂面）を第２モータ駆動回路５の領域の方へ向けるように配置されている。これに対し図１３の積層冷却器７０２では，片面冷却型パワーカード８２が，放熱面（コレクタ電極板１３側の面）を第２モータ駆動回路５の領域の方へ向けるように配置されているのである。
【００５５】
そしてその分，第１モータ駆動回路４のＵ相とハウジング８との間の冷却チューブ７１が不要となっているのである。第１モータ駆動回路４のＵ相の２つの片面冷却型パワーカード８２がハウジング８に対して非放熱面（封止樹脂面）を向けているからである。よって図１３の積層冷却器７０２では，片面冷却型パワーカード８２および両面冷却型パワーカード７２の中で最も端に位置する片面冷却型パワーカード８２は，その非放熱面（封止樹脂面）を，冷却チューブ７１ではなくハウジング８に密着させている。第１モータ駆動回路４のＵ相の２つの片面冷却型パワーカード８２がこれである。このように第２の形態では，第１の形態と比較して，冷却チューブ７１の個数が１つ少なくて済むという利点を有する。なお，Ｕ相以外の片面冷却型パワーカード８２は，その非放熱面を冷却チューブ７１に密着させている。
【００５６】
この利点を得るためには，必ずしも，第１モータ駆動回路４のすべての片面冷却型パワーカード８２を上記の向きに配置しなければならない訳ではない。最低限，最もハウジング８寄りの列のもの，言い替えれば第２モータ駆動回路５の領域から最も離れた列のもの（図１３ではＵ相のもの）のみを上記の向きとしたものであってもよい。つまり，それ以外の列の片面冷却型パワーカード８２（図１３ではＶ相およびＷ相のもの）については，その向きはどちら向きでもよいのである。ただし，Ｕ相以外の片面冷却型パワーカード８２もＵ相のものと同じ向きを向いていた方がよりよい。第１モータ駆動回路４の領域内での冷却チューブ７１の負担の均一化のためである。以上が第２の形態の説明である。
【００５７】
［第３の形態］
次に第３の形態について説明する。第３の形態に係る積層冷却器７０３の全体の横断面図を図１４に示す。図１４の積層冷却器７０３は，上述の第２の形態の積層冷却器７０２（図１３）に対し，次の点で異なっており，その余の点は共通である。
（ｃ）第１モータ駆動回路４に属する片面冷却型パワーカード８２の列と，第２モータ駆動回路５に属する両面冷却型パワーカード７２の列とが交互に配置されていること。
【００５８】
すなわち，図１１の積層冷却器７０１あるいは図１３の積層冷却器７０２では，片面冷却型パワーカード８２の列と両面冷却型パワーカード７２の列とが，それぞれ集中して配置されていた。これにより，冷却チューブ７１の配置に関しても，両面から放熱を受けるもの（図１１では２つ，図１３では３つ）同士が集中して配置される状況となっていた。
【００５９】
そこで，２種類のパワーカードの列の配置を交互とすることで，冷却チューブ７１の配置に関しても，両面から放熱を受けるものと片面のみから放熱を受けるものとを交互に配置したのが第３の形態の積層冷却器７０３である。これにより，積層冷却器７０３全体としての発熱分布が平準化されている。このため冷却チューブ７１同士での負荷の配分も図１３と比べて平準化されており，冷却性能上も余裕がある。
【００６０】
第３の形態の利点を得るためには，２種類のパワーカードの列の配置が交互であることのほか，次の条件を満たす必要がある。
・冷却チューブ７１とハウジング８との間に挟まれる列，言い替えると片面しか冷却チューブ７１と対面しない列（図１４中では「４」のＵ相）のパワーカードは，片面冷却型パワーカード８２でなければならない。
・その列の片面冷却型パワーカード８２は，その放熱面（コレクタ電極板１３の面）を，ハウジング８の方ではなく冷却チューブ７１の方に向けていなければならない。
【００６１】
このうちの２つめの条件については，言い替えると，片面冷却型パワーカード８２であっても，冷却チューブ７１間に挟まれた列のもの（図１４中では「４」のＶ相およびＷ相）については，向きはどちら向きでもよいということである。しかしながら好ましくは，これらの片面冷却型パワーカード８２も，片面しか冷却チューブ７１と対面しない片面冷却型パワーカード８２と同じ向きとした方がよい。その方が積層冷却器７０３の全体としての冷却性能がより平準化されるからである。以上が第３の形態の説明である。
【００６２】
ここで，ここまでに説明した第１〜第３の形態およびそれらの前提となる構成のものについて，冷却チューブ７１の負荷の分布状況を測定したので，その結果を図１５のグラフにより説明する。図１５のグラフは，上から図１２（前提となる参考形態），図１１（第１の形態），図１３（第２の形態），図１４（第３の形態）の各積層冷却器について，それらの中の各冷却チューブ７１における冷媒の温度上昇幅を比較して示す棒グラフである。
【００６３】
この測定は，各冷却チューブ７１の入り口と出口（図１１等における「ＩＮ」や「ＯＵＴ」のことではなく，各冷却チューブ７１における図中下端および上端の連結部７１２（図３等参照）の取り付け箇所）に温度センサを設けた状態で行った。その状態で回路を動作させ，各冷却チューブ７１における温度上昇幅を測定した。冷媒としては水を使用した。その際，各冷却チューブ７１における最大の温度上昇幅が上限値（７０℃）を超えないように冷却水の流量を調節した。
【００６４】
図１５のグラフにおける横軸の１〜７の番号は，各積層冷却器における個々の冷却チューブ７１を識別するための番号である。図１２の積層冷却器における最も左の冷却チューブ７１（ハウジング８に接しているもの）を１番とし，右へ向かって順に付番し，最も右の冷却チューブ７１（板バネ９に接しているもの）を７番としている。図１１の積層冷却器についても同様に付番した。図１３，図１４の積層冷却器についても，１番が欠番であること以外は同様の付番とした。
【００６５】
図１５のグラフ中の最上段（図１２の参考形態）の部分を見ると，概ね，次の順で温度上昇が大きくなっている。
・５番および６番：第２モータ駆動回路５（駆動担当）に属する両面冷却型パワーカード７２により両面から挟まれる配置となっている冷却チューブ７１である。そのため両側から相当量の排熱を受けるので，温度上昇幅が大きいのである。
・４番：一方の面にて第２モータ駆動回路５に属する両面冷却型パワーカード７２から放熱を受け，もう一方の面にて第１モータ駆動回路４（発電担当）に属する両面冷却型パワーカード７２から放熱を受ける冷却チューブ７１である。
・７番：一方の面にて第２モータ駆動回路５に属する両面冷却型パワーカード７２から放熱を受けるが，もう一方の面には放熱を受けない冷却チューブ７１である。
・１番ないし３番：第１モータ駆動回路４に属する両面冷却型パワーカード７２のみから放熱をうける冷却チューブ７１である。
【００６６】
図１２の参考形態では，前述の通り冷却能力自体は積層冷却器の全体として均等に確保されている。図１５の結果はこのことに対し，第１モータ駆動回路４（発電担当）に属する両面冷却型パワーカード７２を冷却する部分（１〜３番の冷却チューブ７１）で冷却能力が過剰となっていることを示している。
【００６７】
図１５のグラフ中の上から２段目（図１１の第１の形態の積層冷却器７０１）でも，各冷却チューブ７１の温度上昇は概ね，図１２の参考形態の場合と同様である。図１１では前述の通り，第１モータ駆動回路４に属する部分を片面冷却型パワーカード８２で構成することにより，冷却能力の過剰を排除している。
【００６８】
図１５のグラフ中の上から３段目（図１３の第２の形態の積層冷却器７０２）でも，１番が存在しないことを除いて概ね，最上段および２段目と同等の傾向を示している。
【００６９】
図１５のグラフ中の最下段（図１４の第３の形態の積層冷却器７０３）では，２番から７番に至るまで，ほぼ均等の温度上昇を示している。両面から放熱を受ける冷却チューブ７１（図１５中偶数番のもの）と片面のみから放熱を受ける冷却チューブ７１（図１５中奇数番のもの）とを交互に配置したことの効果で，冷却チューブ７１の負担が積層冷却器７０３の全体で平準化されているからである。以上が図１５の説明である。
【００７０】
［第４〜第６の形態］
第１〜第３の形態として説明した積層冷却器と同等の機能を有するものを，１ｉｎ１型のパワーカードの替わりに２ｉｎ１型のパワーカードを用いて構成することができる。これが第４〜第６の形態である。２ｉｎ１型のパワーカードとは，図１の回路図中，１列の上下アームの合わせて２組分のトランジスタ（例えば４１と４２）およびそれらと対になる保護ダイオードＤを１枚のパワーカードとして実装したものである。そこでまず，２ｉｎ１型のパワーカードについて説明する。２ｉｎ１型のパワーカードにも，両面冷却型と片面冷却型とがある。両面冷却型はさらに，Ｕ字型と称されるものとＮ字型と称されるものとに分けられる。以下順に説明する。
【００７１】
図１６に，Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４の横断面図（図７に相当する断面図）を示す。図１６のＵ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４は，ハイサイド電極板２４，ミドルサイド電極板２５，ローサイド電極板２６を有している。Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４では，一方の面の大部分がハイサイド電極板２４とローサイド電極板２６とにより占められており，もう一方の面の大部分がミドルサイド電極板２５により占められている。これら３つの電極板のいずれもが放熱板としての機能を有している。つまり，両面がともに放熱面となっている。ハイサイド電極板２４は，奇数番のトランジスタのコレクタ電極である。ミドルサイド電極板２５は，奇数番のトランジスタのエミッタ電極と偶数番のトランジスタのコレクタ電極とを一体化したものである。ローサイド電極板２６は，偶数番のトランジスタのエミッタ電極である。
【００７２】
ハイサイド電極板２４とミドルサイド電極板２５との間と，ミドルサイド電極板２５とローサイド電極板２６との間とにそれぞれ，半導体部分１５およびブロック電極１６が挟み込まれている。ハイサイド電極板２４側の半導体部分１５が図１中の奇数番のトランジスタ等であり，ローサイド電極板２６側の半導体部分１５が奇数番のトランジスタ等である。ブロック電極１６の存在理由は，１ｉｎ１型の両面冷却型パワーカード７２の場合と同じである。Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４では，図１６を右に横倒ししてみると，ハイサイド電極板２４からミドルサイド電極板２５を通ってローサイド電極板２６に至る電流経路が，概ね，アルファベットの「Ｕ」字状を示している。このことが，Ｕ字型と称される理由である。
【００７３】
Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４では，ハイサイド電極板２４，ミドルサイド電極板２５，ローサイド電極板２６の３つの電極板にそれぞれ，図６や図８中の「２０」，「２１」のようなバスバーが設けられる。ハイサイド電極板２４はハイサイド線１１に，ミドルサイド電極板２５は対応する中間端子（［００４２］参照）に，ローサイド電極板２６はローサイド線１２に，それぞれ接続される。また，ハイサイド電極板２４側の半導体部分１５とローサイド電極板２６側の半導体部分１５とにそれぞれ，図６や図８中に「１８」として示したような制御端子が設けられる。
【００７４】
図１７に，Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５の横断面図を示す。図１７のＮ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５は，ハイサイド電極板２４，ミドルサイド電極板２７，ローサイド電極板２６を有している。ミドルサイド電極板２７は，図１６中の平板状のミドルサイド電極板２５と異なり，エミッタ部２８とコレクタ部２９とのステップ形状のものである。Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５では一方の面の大部分が，ハイサイド電極板２４と，ミドルサイド電極板２７のコレクタ部２９とにより占められている。そしてもう一方の面の大部分が，ミドルサイド電極板２７のエミッタ部２８と，ローサイド電極板２６とにより占められている。
【００７５】
つまりＮ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５では，ハイサイド電極板２４とローサイド電極板２６とが別々の面に配置されており，ミドルサイド電極板２７は図１７中にて対角線状に配置されている。もちろんＮ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５でも，３つの電極板のいずれもが放熱板としての機能を有し，両面がともに放熱面となっている。
【００７６】
Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５では，ハイサイド電極板２４が奇数番のトランジスタのコレクタ電極である点と，ローサイド電極板２６が偶数番のトランジスタのエミッタ電極である点は，図１６のＵ字形の場合と共通である。そして，Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５では，ミドルサイド電極板２７のエミッタ部２８が奇数番のトランジスタのエミッタ電極であり，コレクタ部２９は偶数番のトランジスタのコレクタ電極である。ハイサイド電極板２４とミドルサイド電極板２７のエミッタ部２８との間と，ミドルサイド電極板２７のコレクタ部２９とローサイド電極板２６との間とにそれぞれ，半導体部分１５およびブロック電極１６が挟み込まれている。
【００７７】
Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５では，図１７を横倒ししてみると，ハイサイド電極板２４からミドルサイド電極板２７を通ってローサイド電極板２６に至る電流経路が，概ね，アルファベットの「Ｎ」字状を示している。このことが，Ｎ字型と称される理由である。Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５でも，ハイサイド電極板２４，ミドルサイド電極板２７，ローサイド電極板２６の３つの電極板にそれぞれバスバーが設けられる。むろん，ハイサイド電極板２４はハイサイド線１１に，ミドルサイド電極板２７は対応する中間端子に，ローサイド電極板２６はローサイド線１２に，それぞれ接続される。また，２つの半導体部分１５にそれぞれ制御端子が設けられている。
【００７８】
図１８に，２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６の横断面図を示す。図１８の２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６は，ハイサイド電極板２４，ミドルサイド電極部材３０，ミドルサイド電極板３１，ローサイド電極部材３２を有している。ミドルサイド電極板３１は，図１６中のミドルサイド電極板２５や図１７中のミドルサイド電極板２７と異なり，ハイサイド電極板２４とほぼ同様のサイズおよび形状のものである。これに対しミドルサイド電極部材３０やローサイド電極部材３２は，基本的に封止樹脂１９に埋め込まれているものである。
【００７９】
２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６では一方の面の大部分が，ハイサイド電極板２４と，ミドルサイド電極板３１とにより占められている。そしてもう一方の面はすべて封止樹脂１９で占められている。２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６では，放熱板としての機能を持つのは，ハイサイド電極板２４およびミドルサイド電極板３１だけであり，この面だけが放熱面である。２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６は基本的に，図１７のＮ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５を片面型に変形したものである。
【００８０】
２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６では，ハイサイド電極板２４が奇数番のトランジスタのコレクタ電極である点は，図１６や図１７の両面冷却型の場合と共通である。そして２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６では，ミドルサイド電極部材３０が奇数番のトランジスタのエミッタ電極であり，ミドルサイド電極板３１が偶数番のトランジスタのコレクタ電極であり，ローサイド電極部材３２が偶数番のトランジスタのエミッタ電極である。ミドルサイド電極部材３０とミドルサイド電極板３１とは接続されている。
【００８１】
ハイサイド電極板２４とミドルサイド電極部材３０との間と，ミドルサイド電極板３１とローサイド電極部材３２との間とにそれぞれ，半導体部分１５が挟み込まれている。１ｉｎ１片面冷却型パワーカード８２（図１０）の場合と同様，ブロック電極１６はない。２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６では，ハイサイド電極板２４，ミドルサイド電極板３１，ローサイド電極部材３２の３つの電極部材にそれぞれバスバーが設けられている。むろん，ハイサイド電極板２４はハイサイド線１１に，ミドルサイド電極板３１は対応する中間端子に，ローサイド電極部材３２はローサイド線１２に，それぞれ接続される。また，２つの半導体部分１５にそれぞれ制御端子が設けられている。
【００８２】
もちろん，２ｉｎ１型パワーカード７４〜７６でも，［００４０］で説明したバリエーションが可能である。
【００８３】
第４の形態は，上記の２ｉｎ１型パワーカードを前述の第１の形態に適用したものである。図１９にその一例を示す。図１９の積層冷却器７０４は，図１１の積層冷却器７０１を基として，次の変更を行ったものである。
（１）第１モータ駆動回路４内に３列ある，２枚の１ｉｎ１片面冷却型パワーカード８２による上下アームをそれぞれ，１枚の２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６（図１８参照）で置き替える。
（２）第２モータ駆動回路５内に３列ある，２枚の１ｉｎ１両面冷却型パワーカード７２による上下アームをそれぞれ，１枚のＵ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４（図１６参照）で置き替える。
【００８４】
第５の形態は，前述の第２の形態に２ｉｎ１型パワーカードを適用したものである。その一例を図２０に示す。図２０の積層冷却器７０５は，図１３の積層冷却器７０２を基として，上記（１）と同じ変更と，次の変更とを行ったものである。
（３）第２モータ駆動回路５内に３列ある，２枚の１ｉｎ１両面冷却型パワーカード７２による上下アームをそれぞれ，１枚のＮ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５（図１７参照）で置き替える。
【００８５】
第６の形態は，前述の第３の形態に２ｉｎ１型パワーカードを適用したものである。その一例を図２１に示す。図２１の積層冷却器７０６は，図１４の積層冷却器７０３を基として，上記（１）および（２）と同じ変更を行ったものである。
【００８６】
図１９の積層冷却器７０４，図２０の積層冷却器７０５，図２１の積層冷却器７０６はそれぞれ，図１１の積層冷却器７０１，図１３の積層冷却器７０２，図１４の積層冷却器７０３と同じ機能と利点を有している。積層冷却器７０４〜７０６については，さらに次のような変更が可能である。
【００８７】
・第１モータ駆動回路４と第２モータ駆動回路５とのうち，いずれか一方のみについて上記の置き替えを行ってもよい（積層冷却器７０４〜７０６）。
・第２モータ駆動回路５にて，Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４の替わりにＮ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５を用いてもよい（積層冷却器７０４，７０６）。
・第２モータ駆動回路５にて，Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５の替わりにＵ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４を用いてもよい（積層冷却器７０５）。
・第１モータ駆動回路４の３列の上下アームのうち一部のみについて上記の置き換えを行ってもよい（積層冷却器７０４〜７０６）。
・第２モータ駆動回路５の３列の上下アームのうち一部のみについて上記の置き換えを行ってもよい（積層冷却器７０４〜７０６）。
・第２モータ駆動回路５にて，Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４とＮ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５とが混在してもよい（積層冷却器７０４〜７０６）。
以上が第４〜第６の形態の説明である。
【００８８】
［第７〜第９の形態］
第１〜第６の形態として説明した積層冷却器と同等の機能を有するものを，１ｉｎ１型や２ｉｎ１型のパワーカードの替わりに３ｉｎ１型のパワーカードを用いて構成することができる。これが第７〜第９の形態である。３ｉｎ１型のパワーカードとは，図１の回路図中３組分のトランジスタおよびそのそれぞれに対応する保護ダイオードを１枚のパワーカードとして実装したものである。３組のトランジスタとは，第１モータ駆動回路４または第２モータ駆動回路５における，上アームの３組または下アームの３組のことである。具体的には，図１中の番号にて，４１と４３と４５，４２と４４と４６，５１と５３と５５，５２と５４と５６，のいずれかのことである。３ｉｎ１型のパワーカードにも，両面冷却型と片面冷却型とがある。以下順に説明する。
【００８９】
まず両面冷却型について説明する。３ｉｎ１両面冷却型パワーカードには，２ｉｎ１型の場合のようなＵ字型，Ｎ字型といった種別はないが，上アーム用と下アーム用の２種類がある。図２２に，上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７の横断面図（図７に相当する断面図）を示す。図２２の上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７は，共通ハイサイド電極板３３と，３枚のミドルサイド電極板３４とを有している。
【００９０】
上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７では，一方の面の大部分が共通ハイサイド電極板３３により占められており，もう一方の面の大部分が３枚のミドルサイド電極板３４により占められている。これら４つの電極板のいずれもが放熱板としての機能を有している。つまり，両面がともに放熱面となっている。共通ハイサイド電極板３３は，図１中の奇数番の３つのトランジスタのコレクタ電極である。各ミドルサイド電極板３４は，奇数番の３つのトランジスタの各エミッタ電極である。
【００９１】
共通ハイサイド電極板３３と３枚のミドルサイド電極板３４との間にそれぞれ，半導体部分１５およびブロック電極１６が挟み込まれている。これら３つの半導体部分１５が奇数番のトランジスタ等である。ブロック電極１６の存在理由は，１ｉｎ１型や２ｉｎ１型の両面冷却型パワーカードの場合と同じである。上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７では，共通ハイサイド電極板３３と３枚のミドルサイド電極板３４とにそれぞれ，つまり計４つのバスバーが設けられる。共通ハイサイド電極板３３はハイサイド線１１に，３枚のミドルサイド電極板３４はそれぞれ中間端子（［００４２］参照）に接続される。また，３つの半導体部分１５にそれぞれ，制御端子１８が設けられる。
【００９２】
図２３に，下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８の横断面図を示す。図２３の下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８は，３枚のミドルサイド電極板３５と，共通ローサイド電極板３６とを有している。下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８では，一方の面の大部分が３枚のミドルサイド電極板３５により占められており，もう一方の面の大部分が共通ローサイド電極板３６により占められている。これら４つの電極板のいずれもが放熱板としての機能を有している。つまり，両面がともに放熱面となっている。各ミドルサイド電極板３５は，偶数番の３つのトランジスタの各コレクタ電極である。共通ローサイド電極板３６は，偶数番の３つのトランジスタのエミッタ電極である。
【００９３】
３枚のミドルサイド電極板３５と共通ローサイド電極板３６との間にそれぞれ，半導体部分１５およびブロック電極１６が挟み込まれている。これら３つの半導体部分１５が偶数番のトランジスタ等である。ブロック電極１６の存在理由は，これまでに登場した両面冷却型パワーカードの場合と同じである。下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８では，３枚のミドルサイド電極板３５と共通ローサイド電極板３６とにそれぞれ，つまり４つのバスバーが設けられる。３枚のミドルサイド電極板３５はそれぞれ，対応する中間端子および上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７のミドルサイド電極板３４のうち対応するものに接続される。共通ローサイド電極板３６はローサイド線１２に接続される。また，３つの半導体部分１５にそれぞれ，制御端子１８が設けられる。
【００９４】
続いて片面冷却型について説明する。３ｉｎ１片面冷却型パワーカードにも，上アーム用と下アーム用の２種類がある。図２４に上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９の横断面図を示す。図２４の上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９は，共通ハイサイド電極板３３と，３個のミドルサイド電極部材３７とを有している。ミドルサイド電極部材３７は，図２２中のミドルサイド電極板３４と異なり，基本的に封止樹脂１９に埋め込まれているものである。
【００９５】
上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９では一方の面の大部分が，共通ハイサイド電極板３３により占められている。そしてもう一方の面はすべて封止樹脂１９で占められている。上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９では，放熱板としての機能を持つのは，共通ハイサイド電極板３３だけであり，この面だけが放熱面である。上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９は基本的に，図２２の上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７を片面型に変形したものである。
【００９６】
上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９では，共通ハイサイド電極板３３が奇数番の３つのトランジスタのコレクタ電極である点は，図２２の両面冷却型の場合と共通である。また，３個のミドルサイド電極部材３７は，奇数番の３つのトランジスタの各エミッタ電極である。共通ハイサイド電極板３３と３個のミドルサイド電極部材３７との間にそれぞれ，半導体部分１５が挟み込まれている。１ｉｎ１型や２ｉｎ１型の片面冷却型パワーカードの場合と同様，ブロック電極１６はない。上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９では，共通ハイサイド電極板３３および３個のミドルサイド電極部材３７にそれぞれ，つまり計４つのバスバーが設けられる。共通ハイサイド電極板３３はハイサイド線１１に，３個のミドルサイド電極部材３７はそれぞれ中間端子に接続される。また，３つの半導体部分１５にそれぞれ，制御端子１８が設けられる。
【００９７】
図２５に下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０の横断面図を示す。図２５の下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０は，３枚のミドルサイド電極板３５と，共通ローサイド電極部材３８とを有している。共通ローサイド電極部材３８は，図２３中の共通ローサイド電極板３６と異なり，基本的に封止樹脂１９に埋め込まれているものである。
【００９８】
下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０では一方の面の大部分が，３枚のミドルサイド電極板３５により占められている。そしてもう一方の面はすべて封止樹脂１９で占められている。下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０では，放熱板としての機能を持つのは，３枚のミドルサイド電極板３５だけであり，この面だけが放熱面である。下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０は基本的に，図２３の下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８を片面型に変形したものである。
【００９９】
下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０では，３枚のミドルサイド電極板３５が偶数番の３つのトランジスタの各コレクタ電極である点は，図２３の両面冷却型の場合と共通である。また，共通ローサイド電極部材３８は，偶数番の３つのトランジスタの各エミッタ電極である。３枚のミドルサイド電極板３５と共通ローサイド電極部材３８との間にそれぞれ，半導体部分１５が挟み込まれている。上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９の場合と同様，ブロック電極１６はない。
【０１００】
下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０では，３枚のミドルサイド電極板３５および共通ローサイド電極部材３８にそれぞれ，つまり計４つのバスバーが設けられる。３枚のミドルサイド電極板３５はそれぞれ対応する中間端子に接続される。つまり上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９の３個のミドルサイド電極部材３７のうち対応するものにもそれぞれ接続される。共通ローサイド電極部材３８はローサイド線１２に接続される。また，３つの半導体部分１５にそれぞれ，制御端子１８が設けられる。
【０１０１】
むろん，３ｉｎ１型パワーカード７７〜８０でも，［００４０］で説明したバリエーションが可能である。
【０１０２】
第７の形態は，上記の４種類の３ｉｎ１型パワーカードを前述の第１の形態に適用したものである。図２６にその一例を示す。図２６の積層冷却器７０７は，３ｉｎ１型パワーカード７７〜８０を，５個の冷却チューブ８１の間に配置して構成したものである。ここで，上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７と，上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９とはいずれも，ハイサイド線１１と負荷側端子との間の導通状況の操作を担当している。下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８と，下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０とはいずれも，負荷側端子とローサイド線１２との間の導通状況の操作を担当している。
【０１０３】
３ｉｎ１型のパワーカードを使用していることにより，第１の形態の積層冷却器７０１（図１１）と比較して冷却チューブ８１の個数が２個少なくなっている。ただし図２６中の冷却チューブ８１は，図１１等で使用していた冷却チューブ７１より，図２６中上下方向に少し長い。その余の点では基本的に，積層冷却器７０７は積層冷却器７０１と同様に構成されている。
【０１０４】
すなわち積層冷却器７０７では，図中左のハウジング８寄りの３個の冷却チューブ８１の間に，上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９と下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０とが配置されている。これらが第１モータ駆動回路４を構成している。また，図中右の板バネ９寄りの３個の冷却チューブ８１の間に，上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７と下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８とが配置されている。これらが第２モータ駆動回路５を構成している。このような構成でも，冷却負荷の低い第１モータ駆動回路４の部分が片面冷却型のパワーカードで構成されていることには変わりない。よって，余分なコストの発生が防止されている。
【０１０５】
図２７は，図２６の積層冷却器７０７に対応する参考形態の積層冷却器の断面図である。図２７の積層冷却器では，第１モータ駆動回路４の部分も，片面冷却型ではなく両面冷却型の３ｉｎ１型パワーカードで構成されている。すなわちこれは，図１２に示した参考形態を，３ｉｎ１型パワーカードで構成で構成したものであるといえる。むろん図２７の構成では，２つの上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７はいずれも，ハイサイド線１１と負荷側端子との間の導通状況の操作を担当している。２つの下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８はいずれも，負荷側端子とローサイド線１２との間の導通状況の操作を担当している。
【０１０６】
第８の形態は，３ｉｎ１型パワーカードを第２の形態（図１３）に適用したものである。ということは言い替えると，前記第７の形態において片面冷却型のパワーカードの向きを逆向きにすることにより，冷却チューブ８１の個数を１つ減らしたものであるといえる。図２８にその一例である積層冷却器７０８の断面図を示す。
【０１０７】
第９の形態は，３ｉｎ１型パワーカードを第３の形態（図１４）に適用したものである。ということは言い替えると，前記第８の形態において両面冷却型のパワーカードと片面冷却型のパワーカードとの配置を交互とすることにより，冷却チューブ８１の冷却負荷の平準化を図ったものであるといえる。図２９にその一例である積層冷却器７０９の断面図を示す。
【０１０８】
ここで，ここまでに説明した第７〜第９の形態（図２６，図２８，図２９）およびそれらの参考形態（図２７）について，冷却チューブ８１の負荷の分布状況を測定したので，その結果を図３０のグラフにより説明する。この測定は，図１５のグラフの説明（［００６２］〜［００６４］）にて述べたのと同様の方法により行った。ただし，冷媒としては，純水にエチレングリコールを添加することにより沸点が１００℃以上となるように調整したものを使用した。また，冷却チューブ８１の番号は５番までである。さらに，各冷却チューブ８１における温度上昇幅の上限値を１０５℃とした。図３０のグラフからも，図１５のグラフについて［００６５］〜［００６９］で述べたのとほぼ同様の結果を読み取ることができる。以上が第７〜第９の形態の説明である。
【０１０９】
［第１０の形態］
続いて第１０の形態について説明する。第１０の形態に係る積層冷却器７１０の断面図を図３１に示す。図３１の積層冷却器７１０は，第７の形態の積層冷却器７０７（図２６）に基づいて，次の２点の改変を施したものである。
・下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０の向きを，図中左右方向に反転させること。
・上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９と下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０との間の冷却チューブ８１，つまり図２６中で左から２番目の冷却チューブ８１を除去すること。
【０１１０】
図３１の積層冷却器７１０では，上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９と下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０とが，それらの非放熱面同士を対面させて密着している。その間に冷却チューブ８１はない。非放熱面同士なので，ここでの冷却は不要だからである。よって積層冷却器７１０では，図２６の積層冷却器７０７に比して，冷却チューブ８１が１つ少なくて済んでいる。図３１の積層冷却器７１０における各冷却チューブ８１の負荷の分布状況についての図３０と同様の測定結果を，図３２に示す。図３２では，冷却チューブ８１の番号の２番が欠番となっている。図３２のグラフでは，図３０のグラフ中の上から３段目（図２８の形態の結果）とほぼ同様の結果が得られている。
【０１１１】
積層冷却器７１０を図２８の積層冷却器７０８と比較すると，冷却チューブ８１の個数では同じである。しかしながら積層冷却器７１０は積層冷却器７０８に対し，第１モータ駆動回路４の部分の配線のインダクタンスが小さいという利点を有する。このため，サージが発生しにくいのである。
【０１１２】
積層冷却器７１０（図３１）がこのような利点を有する理由は，共通ハイサイド電極板３３と共通ローサイド電極部材３８との間の距離が，図２８の場合と比較して小さいことにある。そしてこのことは，第１モータ駆動回路４の部分の積層順序によるものである。図２８の積層冷却器７０８では上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９と下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０との間に冷却チューブ８１が配置されているのに対し，図３１の積層冷却器７１０ではその位置に冷却チューブ８１がないからである。
【０１１３】
図３１に示した積層冷却器７１０では，第１モータ駆動回路４中の上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９および下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０の全体を，図中で左右反転してもよい。以上が第１０の形態の説明である。
【０１１４】
［第１１，第１２の形態］
第１０の形態のような第１モータ駆動回路４の部分におけるインダクタンス低減は，第１モータ駆動回路４を両面冷却型のパワーカードで構成しても達成することができる。これを具体化したものが第１１の形態である。その積層冷却器７１４の断面を図３３に示す。図３３の積層冷却器７１４は，図２７の積層冷却器に基づいて，その図中左から２番目の冷却チューブ８１とその両面の絶縁板７３を除去したものである。図３３中の第１モータ駆動回路４では，共通ハイサイド電極板３３と共通ローサイド電極板３６との間の距離が，冷却チューブ８１および絶縁板７３が除去されている分，図２７中の当該箇所より小さい。このため第１０の形態の場合と同様にインダクタンス低減効果を有する。
【０１１５】
図３３の積層冷却器７１４における第１モータ駆動回路４では，上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７の３枚のミドルサイド電極板３４と，下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８の３枚のミドルサイド電極板３５とが，間に何も挟まず直に接している。これにより，上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７と下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８との間の導通が取られている。このことから，ミドルサイド電極板３４とミドルサイド電極板３５とのうちいずれか一方については，バスバーを有する必要がない。［００９１］，［００９３］ではいずれにもバスバーが設けられると説明したが，本形態では，対応する中間端子との接続のためにいずれか一方にバスバーが設けられていれば十分である。
【０１１６】
なお，本形態におけるミドルサイド電極板３４とミドルサイド電極板３５との密着面については，［００４０］で説明した絶縁シートを備えることができない。ただし，ミドルサイド電極板３４とミドルサイド電極板３５との両方にバスバーを備えるのであれば，絶縁シートを備えていてもよい。
【０１１７】
図３３に示す本形態の積層冷却器７１４では，第１モータ駆動回路４と第２モータ駆動回路５とがともに，両面冷却型のパワーカードで構成されている。しかしながら，第２モータ駆動回路５の部分が３個の冷却チューブ８１で冷却されるのに対し，第１モータ駆動回路４は２個の冷却チューブ８１で冷却されるに留まる。つまり本形態では，第１モータ駆動回路４を構成しているパワーカードは，それ自体の構造としては両面冷却型であるものの，積層冷却器７１４内での配置上は実質的に片面冷却型として取り扱われていると言える。
【０１１８】
したがって，第１モータ駆動回路４の冷却能力は第２モータ駆動回路５の冷却能力より低い。よって積層冷却器７１４は，第１モータ駆動回路４に過剰な冷却能力を有しているわけではない。第１モータ駆動回路４の発熱量は第２モータ駆動回路５の発熱量より低いので，これで十分である。これでも，冷却チューブ８１および絶縁板７３を除去した分，図２７のものと比較して部品点数が少なくなっている。
【０１１９】
第１１の形態のインダクタンス低減をさらに推し進めたのが第１２の形態である。第１２の形態に係る積層冷却器７１５を図３４に示す。図３４の積層冷却器７１５の，図３３に対する相違点は，第１モータ駆動回路４中の上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７と下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８とが入れ替えられていることである。そしてそれらの間に絶縁板７３が挟み込まれていることである。これにより，共通ハイサイド電極板３３と共通ローサイド電極板３６との間の距離が，絶縁板７３の厚みの分だけとなっており，非常に小さい。このため，第１モータ駆動回路４のインダクタンスが，第１１の形態と比較してもさらに小さくなっている。
【０１２０】
ただし図３４の積層冷却器７１５では，ミドルサイド電極板３４とミドルサイド電極板３５との両方にバスバーが必要である。また，絶縁板７３が１枚増えた分，図３３と比較して部品点数が増えている。なお，ミドルサイド電極板３４の面とミドルサイド電極板３５の面とのいずれか少なくとも一方に，［００４０］で説明した絶縁シート２２を設けることにより，これらの面の間の絶縁板７３を省略できる。
【０１２１】
図３３の積層冷却器７１４および図３４の積層冷却器７１５でも，［０１１３］で説明したのと同様の変形が可能である。すなわち，第１モータ駆動回路４において，上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７および下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８の全体を，図中で左右反転してもよい。以上が第１１および第１２の形態の説明である。
【０１２２】
以上説明した，３ｉｎ１型パワーカードを用いる形態（第７〜第１２の形態）においては，３ｉｎ１型パワーカードを，３枚の１ｉｎ１型パワーカードで置き替えることができる。すなわち，上アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７７（図２２）や下アーム用３ｉｎ１両面冷却型パワーカード７８（図２３）は，３枚の１ｉｎ１両面冷却型パワーカード７２（図７等）で置き替えられる。上アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード７９や下アーム用３ｉｎ１片面冷却型パワーカード８０は，３枚の１ｉｎ１片面冷却型パワーカード８２（図１０，横断面図は図１１等の中に現れている）で置き替えられる。その場合に３枚の１ｉｎ１片面冷却型パワーカード８２は，表裏同じ向きにして横並びに配置される。
【０１２３】
［第１３の形態］
ハイブリッド自動車のハイブリッドシステムでは，バッテリーとインバータ回路との間に昇降圧回路を挿入した構成とされる場合がある。その目的は２つある。１つは，車両駆動時にバッテリー電圧を昇圧して供給することによりモータ電流を小さくすることである。もう１つは，制動回生時にモータの発電電圧を降圧してバッテリーの充電に用いることである。その場合には，図１中のバッテリー１の部分が，図３５に示すようにバッテリー１０に昇降圧回路３９を付加したもので置き替えられる。この，昇降圧回路３９を有するハイブリッドシステムに本発明を適用したのが第１３の形態である。
【０１２４】
まず昇降圧回路３９について説明する。図３５の昇降圧回路３９は基本的に，ミドルサイド線５９とローサイド線１２との間の低圧側部分（図３５中ではバッテリー１０）と，ハイサイド線１１とローサイド線１２との間の高圧側部分（つまり図１の第１モータ駆動回路４や第２モータ駆動回路５）との間で電圧変換を行う回路である。昇降圧回路３９は，リアクトル６０と，トランジスタ６１，６２，６３，６４とにより構成されている。
【０１２５】
具体的には，ハイサイド線１１とミドルサイド線５９との間に，トランジスタ６１とトランジスタ６３とが並列に配置されている。昇降圧回路３９では，これら２つのトランジスタを上アームのトランジスタという。また，ミドルサイド線５９とローサイド線１２との間に，トランジスタ６２とトランジスタ６４とが並列に配置されている。これら２つのトランジスタを下アームのトランジスタという。そしてリアクトル６０は，トランジスタ群６１〜６４とバッテリー１０との間の位置に配置されている。リアクトル６０の位置は，図３５ではミドルサイド線５９上であるが，ローサイド線１２におけるトランジスタ群６２，６４とバッテリー１０との間の位置であってもよい。なお，図１の回路の説明中で言及した制御電極Ｐや保護ダイオードＤは当然，図３５中の各トランジスタ６１，６２，６３，６４にも設けられている。
【０１２６】
図３５では，上アームと下アームはいずれも，２つのトランジスタの並列として記載されてる。しかしながらこのことは必須事項ではない。回路の電流負荷が小さい場合には上下アームをそれぞれ１つのトランジスタで構成してもよい。逆に負荷が大きい場合には，３つ以上のトランジスタの並列として構成してもよい。以下の説明では，特記しない限り，図３５の通り上下アームとも２つのトランジスタの並列であることとする。
【０１２７】
昇降圧回路３９の動作は，車両駆動時と制動回生時とで異なる。車両駆動時には，下アームのトランジスタ６２，６４がオンオフを反復するのに対し，上アームのトランジスタ６１，６３はオフに固定される。制動回生時には逆に，上アームのトランジスタ６１，６３がオンオフを反復するのに対し，下アームのトランジスタ６２，６４はオフに固定される。つまり，上アームと下アームとが同時にオンとされることはない。
【０１２８】
上記の昇降圧回路３９も，図１の第１モータ駆動回路４や第２モータ駆動回路５とともに積層冷却器に組み込まれる。そのため，図３５中のトランジスタ６１〜６４も，図１中のトランジスタのようにパワーカード化されている。第１３の形態で用いるパワーカードは，図３６の横断面図に示すような並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３である。図３６の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３は，コレクタ電極板８４，エミッタ電極板８５を有している。並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３では，一方の面の大部分がコレクタ電極板８４により占められており，もう一方の面の大部分がエミッタ電極板８５により占められている。これら２つの電極板のいずれもが放熱板としての機能を有している。つまり，両面がともに放熱面となっている。コレクタ電極板８４は，図３５中の横並びの２つのトランジスタ（６１と６３，または，６２と６４）の共通のコレクタ電極である。エミッタ電極板８５は，同じく横並びの２つのトランジスタの共通のエミッタ電極である。
【０１２９】
コレクタ電極板８４とエミッタ電極板８５との間の２箇所に，半導体部分１５およびブロック電極１６が挟み込まれている。これら２つの半導体部分１５が，前述の２つのトランジスタ等である。ブロック電極１６の存在理由は，これまでに説明した各種の両面冷却型パワーカードの場合と同じである。並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３では，コレクタ電極板８４とエミッタ電極板８５とにそれぞれ，バスバーが設けられる。また，２つの半導体部分１５にそれぞれ，制御端子が設けられる。
【０１３０】
図３５の昇降圧回路３９を構成するには，２枚の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３が必要である。２枚の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３で構成した昇降圧回路３９を組み込んだ積層冷却器７１６の横断面図を図３７に示す。これが第１３の形態である。図３７の積層冷却器７１６は，８個の冷却チューブ７１と，６枚のＮ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５（図１７参照）と，２枚の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３（図３６参照）とにより構成されている。
【０１３１】
図３７の積層冷却器７１６中の昇降圧回路３９は，８個の冷却チューブ７１のうち図中右端の２つの間に位置している。そこでは，２個の冷却チューブ７１の間に，２枚の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３が重ねて挟み込まれている。図中左側のパワーカード８３が上アーム（トランジスタ６１，６３）であり，右側のパワーカード８３が下アーム（トランジスタ６２，６４）である。むろん，上アーム用の左側のパワーカード８３がハイサイド線１１とミドルサイド線５９との間の導通状況の操作を担当している。下アーム用の右側のパワーカード８３がミドルサイド線５９とローサイド線１２との間の導通状況の操作を担当している。この昇降圧回路３９では，上アームのエミッタ電極板８５と下アームのコレクタ電極板８４とが，間に何も挟まず直に接している。これにより，上下アームのパワーカード８３間の導通が取られている。
【０１３２】
このため，上アームのエミッタ電極板８５と下アームのコレクタ電極板８４とのうちいずれか一方については，バスバーを有する必要がない。［０１２９］ではいずれにもバスバーが設けられると説明したが，図３７の構成では，図３５中のミドルサイド線５９との接続のためにいずれか一方にバスバーが設けられていれば十分である。むろんここでも，上アームのエミッタ電極板８５と下アームのコレクタ電極板８４との密着面については，［００４０］で説明した絶縁シートを備えることができない。ただし，上アームのエミッタ電極板８５と下アームのコレクタ電極板８４との両方にバスバーを備えるのであれば，絶縁シートを備えていてもよい。
【０１３３】
図３７の積層冷却器７１６中の昇降圧回路３９では，上アームのパワーカード８３と下アームのパワーカード８３との間には冷却チューブ７１が設けられていない。その分，昇降圧回路３９における冷却能力は，第１モータ駆動回路４や第２モータ駆動回路５と比較して弱い。第１モータ駆動回路４や第２モータ駆動回路５では２個の冷却チューブ７１かんには１枚のパワーカードしか挟持されていないからである。しかしそれでも，［０１２７］で説明した理由により，昇降圧回路３９の冷却能力は十分である。上アームまたは下アームの一方のトランジスタがオンオフ反復により発熱するときには，他方が，オフ固定により発熱しないだけでなく，オンオフしている側の発生した熱を吸収して放熱させる役割を果たすからである。つまり，図３７中のパワーカード８３は，擬似的に両面放熱型として機能しているのである。このためむしろ，過剰な冷却能力を持つことなく，部品点数を少なくしている点でメリットが大きい。
【０１３４】
また，図３７中の第１モータ駆動回路４の部分を，図２０に示した積層冷却器７０５のように，２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６（図１８参照）を用いて構成してもよい。前述のように第１モータ駆動回路４に必要な冷却能力は，第２モータ駆動回路５に必要な冷却能力より低いからである。そのようにすればさらに構造を簡素化できる。なお，［０１２６］で述べたように昇降圧回路３９を上下アーム各１つのトランジスタで構成する場合には，１ｉｎ１型パワーカード（図７の「７２」）を用いる。昇降圧回路３９を上下アーム各３つのトランジスタで構成する場合には，３ｉｎ１型パワーカード（図３６の「８３」を３素子並列型としたもの）を用いることができる。
【０１３５】
図３７の積層冷却器７１６ではさらに，次のような変形が可能である。
・第２モータ駆動回路５の部分を，図１９に示した積層冷却器７０４のように，Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４（図１６参照）を用いて構成してもよい。この場合の第１モータ駆動回路４は，Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４と２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６とのいずれで構成してもよい。ただし前述と同様の理由により，２ｉｎ１片面冷却型パワーカード７６を用いた方がメリットが大きい。
・第１モータ駆動回路４と第２モータ駆動回路５とを配置上，入れ替えてもよい。
・図２１に示した積層冷却器７０６のように，第１モータ駆動回路４を構成するパワーカードと第２モータ駆動回路５を構成するパワーカードとを交互に配置してもよい。むろんその場合のパワーカードの種類は，既述のいかなるバリエーションでもよい。
【０１３６】
また，上記のようなことを，図２６〜図２９，図３１，図３３，図３４に示したように，３ｉｎ１型パワーカードを用いて構成してもよい。その場合の昇降圧回路３９については，図３７中の構成と同じでもよいし，図３８に示す並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８６を用いて構成してもよい。図３８の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８６は，構成としては図３６の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３と同等であるが，サイズのみを３ｉｎ１型パワーカードに合わせたものである。
【０１３７】
本形態の積層冷却器７１６では，昇降圧回路３９の部分についても，変形が可能である。図３９の横断面図に示すのが，その変形例である。この変形例は，図３７中の２枚の並列２ｉｎ１両面冷却型パワーカード８３をそれぞれ図中で左右反転するとともに，それらの間に絶縁板７３を挟み込んだものである。図３９の例では，図３７の構成と比較して，絶縁板７３が１枚多く必要であるものの，昇降圧回路３９のインダクタンスが小さいという利点を有する。上アームのコレクタ電極板８４と下アームのエミッタ電極板８５とが，間に１枚の絶縁板７３のみを挟んで配置されているからである。なお図３９の例では，上アームのエミッタ電極板８５と下アームのコレクタ電極板８４との双方を，図３５中のミドルサイド線５９に接続する必要がある。以上が第１３の形態の説明である。
【０１３８】
［第１４の形態］
第１４の形態は，前記の第１３の形態の積層冷却器７１６を変形したものである。具体的には，昇降圧回路３９におけるトランジスタ６１，６２，６３，６４の部分についてのパワーカードの構成を変更したものである。本形態では，図４０に示すように，トランジスタ６１，６２で１つのパワーカードを構成し，トランジスタ６３，６４で１つのパワーカードを構成する。すなわち，第１３の形態では上下アームそれぞれを１つのパワーカードとしていたのに対し，本形態では上下アームにわたる１列の２個のトランジスタを１つのパワーカードとするのである。
【０１３９】
このためのパワーカードとしては，いずれも既出の，Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４（図１６），または，Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５（図１７）を使用することができる。本形態ではこれらのパワーカードはいずれも，各々が，ハイサイド線１１とミドルサイド線５９との間の導通状況の操作，および，ミドルサイド線５９とローサイド線１２との間の導通状況の操作を担当する。
【０１４０】
Ｕ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４を用いて昇降圧回路３９を構成した例を，図４１に示す。図４１の例では，２個の冷却チューブ７１の間に，２枚のＵ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４が重ねて挟み込まれている。この昇降圧回路３９では，左右２枚のパワーカード７４のミドルサイド電極板２５同士が，間に何も挟まず直に接している。このため，左右２枚のパワーカード７４のうちいずれか一方については，ミドルサイド電極板２５にバスバーを有する必要がない。［００７３］ではミドルサイド電極板２５にバスバーが設けられると説明したが，図４１の構成では，図３５中のミドルサイド線５９との接続のためにいずれか一方にバスバーが設けられていれば十分である。
【０１４１】
むろんここでも，ミドルサイド電極板２５同士の密着面については，［００４０］で説明した絶縁シートを備えることができない。ただし，両方のパワーカード７４のミドルサイド電極板２５にバスバーを備えるのであれば，絶縁シートを備えていてもよい。図４１の構成例の昇降圧回路３９でも，冷却性や部品点数に関して，［０１３３］で説明したのと同じ効果が得られる。
【０１４２】
図４２は，図４１の構成例中における左右２枚のＵ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４を入れ替えるとともに，それらの間に絶縁板７３を挟み込んだ構成例である。図４２の構成例では，部品点数やインダクタンスに関して，［０１３７］で述べたのと同様のことが言える。ハイサイド電極板２４とローサイド電極板２６とが，間に１枚の絶縁板７３のみを挟んで配置されているからである。しかもそのような箇所が２箇所ある。なお図４２の構成例では，左右２枚のパワーカード７４のミドルサイド電極板２５をいずれも，図３５中のミドルサイド線５９に接続する必要がある。
【０１４３】
図４３は，Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５を用いて昇降圧回路３９を構成した例である。この構成例は，図４２の構成例における２枚のＵ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４をいずれも，２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５で置き替えたものである。図４３の構成例でも，ハイサイド電極板２４とローサイド電極板２６とが間に１枚の絶縁板７３のみを挟んで対面して配置されている箇所が１箇所ある。したがって，図４２の構成例の場合よりは限定的ではあるが，ある程度のインダクタンス低減効果はある。
【０１４４】
なお，図４３中の２枚のパワーカード７５の一方のみを図中で左右反転させて配置することもできるが，その場合にはインダクタンス低減効果はあまり得られない。なお，Ｎ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７５とＵ字２ｉｎ１両面冷却型パワーカード７４とを１枚ずつ用いて図４２または図４３に示したように構成することも可能である。
【０１４５】
図４１〜図４３では，図３７中の第１モータ駆動回路４や第２モータ駆動回路５の部分については図示を省略している。むろん，本形態におけるこの部分については，図３７に示した構成でもよいし，［０１３５］あるいは［０１３６］で説明した変形による構成であってもよい。
【０１４６】
なお，図４１〜図４３の構成例の昇降圧回路３９ではいずれも，上アームのトランジスタと下アームのトランジスタとが図中で左右に並んで配置されるようになっている。言い替えると，上アームのトランジスタ同士，または下アームのトランジスタ同士が図中で左右に並ぶことはないということである。これは，［０１２７］で説明したことから，昇降圧回路３９の動作上，同時にオンとされるトランジスタ同士が近接して配置されることがないようにしたものである。このことは必須ではないが，発熱箇所を分散させることができる点で有利である。
【０１４７】
さらに，図４１〜図４３の構成例の昇降圧回路３９ではいずれも，昇降圧回路３９の動作時に，図中右側の冷却チューブ７１に放熱するトランジスタ群と，図中左側の冷却チューブ７１に放熱するトランジスタ群とのうち１個ずつが発熱する。このことは，車両駆動時と制動回生時とのいずれの動作モードでも言える。そしてこのことは，放熱先の冷却チューブ７１の分散という点で，図３７の第１３の形態の構成例より有利である。以上が第１４の形態の説明である。
【０１４８】
以上詳細に説明したように本実施の形態に係る各積層冷却器（半導体装置）では，その部位により，回路の発熱量が異なり，そのために冷却チューブの冷却負荷も異なっている。そこで，冷却負荷の低い部位においては，必要な冷却能力を保持できる範囲内で敢えて，冷却能力を落とした構成を採用している。すなわち，両面冷却型パワーカードの替わりに片面冷却型パワーカードを採用したり，冷却チューブを間引いたりしている。これにより，必要な冷却能力を確保しつつ，構造を簡素化して部品点数やコストの削減を実現している。
【０１４９】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，図１１等の積層冷却器の構成において，第１モータ駆動回路４と第２モータ駆動回路５との配置を逆にしてもよい。また，昇降圧回路３９は，電池側が高圧でモータ側が低圧である構成であってもよい。また，図３７の構成例において，第１モータ駆動回路４と第２モータ駆動回路５と昇降圧回路３９との配置を適宜変更してもよい。また，パワーカードの種類のうち１ｉｎ１型，２ｉｎ１型，３ｉｎ１型の区別について，上記形態では基本的に，同じ型のもので構成しているが，混合して構成することも可能である。
【符号の説明】
【０１５０】
１，１０ 電池
２，３ モータ
２Ｕ，２Ｖ，２Ｗ，３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ モータ側端子
４ 第１モータ駆動回路
５ 第２モータ駆動回路
１１ ハイサイド線
１２ ローサイド線
２２ 絶縁シート
２４ ハイサイド電極板
２５ ミドルサイド電極板
２６ ローサイド電極板
３３ 共通ハイサイド電極板
３４，３５ ミドルサイド電極板
３６ 共通ローサイド電極板
３９ 昇降圧回路
５９ ミドルサイド線
７１，８１ 冷却器
７２，７４〜８０，８２，８３，８６ パワーカード（半導体素子）
７３ 絶縁板
８４ コレクタ電極板
８５ エミッタ電極板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に冷媒を通す冷却器と，半導体素子とを積層してなる半導体装置において，
前記半導体素子として，
動作時の発熱量が大きい回路を構成するとともに，両面が放熱面とされ両方の放熱面がいずれも冷却器と接触するように配置されている両面放熱半導体素子と，
動作時の発熱量が小さい回路を構成するとともに，一方の面が放熱面とされその放熱面が冷却器と接触するように配置されている片面放熱半導体素子とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において，複数の前記片面放熱半導体素子を有し，
前記片面放熱半導体素子のうち一部のものは，
前記片面放熱半導体素子および前記両面放熱半導体素子の中で最も端に位置し，
前記放熱面が，他の前記片面放熱半導体素子および前記両面放熱半導体素子の方を向くとともに冷却器と接触し，
他方の面が他の冷却器と接触しないように配置されており，
前記片面放熱半導体素子のうち残りのものは，
両方の面がいずれも冷却器と接触するとともに，
前記放熱面の向きが，前記最も端に位置する片面放熱半導体素子の放熱面と同じ向きになるように配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において，複数の前記両面放熱半導体素子を有し，
前記片面放熱半導体素子と前記両面放熱半導体素子とが交互に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置において，複数の前記片面放熱半導体素子を有し，前記複数の片面放熱半導体素子は，
各前記放熱面がそれぞれ冷却器と接触し，
他方の面同士が互いに接触するように配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
内部に冷媒を通す冷却器と，半導体素子とを積層してなる半導体装置において，
前記半導体素子として，
動作時の発熱量が大きい回路を構成するとともに，両面がいずれも冷却器と接触するように配置されている両面放熱半導体素子と，
動作時の発熱量が小さい回路を構成するとともに，一方の面のみが冷却器と接触するように配置されている片面放熱半導体素子とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置において，複数の前記片面放熱半導体素子を有し，前記複数の片面放熱半導体素子は，
各前記一方の面がそれぞれ冷却器と接触し，
他方の面同士が互いに接触するように配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載の半導体装置において，
前記両面放熱半導体素子が，車両における電源から動力発生担当モータへの供給電流を制御する動力モータ駆動回路を構成しており，
前記片面放熱半導体素子が，車両における回生発電担当モータから電源への回生電流を制御する発電モータ駆動回路を構成していることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項５または請求項６に記載の半導体装置において，
前記両面放熱半導体素子が，電源と負荷との間の電流を制御する負荷駆動回路を構成しており，
前記片面放熱半導体素子が，電源と負荷との間で電圧の昇降を行う昇降圧回路を構成していることを特徴とする半導体装置。
【請求項１】
内部に冷媒を通す冷却器と，半導体素子とを積層してなる半導体装置において，
前記半導体素子として，
動作時の発熱量が大きい回路を構成するとともに，両面が放熱面とされ両方の放熱面がいずれも冷却器と接触するように配置されている両面放熱半導体素子と，
動作時の発熱量が小さい回路を構成するとともに，一方の面が放熱面とされその放熱面が冷却器と接触するように配置されている片面放熱半導体素子とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において，複数の前記片面放熱半導体素子を有し，
前記片面放熱半導体素子のうち一部のものは，
前記片面放熱半導体素子および前記両面放熱半導体素子の中で最も端に位置し，
前記放熱面が，他の前記片面放熱半導体素子および前記両面放熱半導体素子の方を向くとともに冷却器と接触し，
他方の面が他の冷却器と接触しないように配置されており，
前記片面放熱半導体素子のうち残りのものは，
両方の面がいずれも冷却器と接触するとともに，
前記放熱面の向きが，前記最も端に位置する片面放熱半導体素子の放熱面と同じ向きになるように配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において，複数の前記両面放熱半導体素子を有し，
前記片面放熱半導体素子と前記両面放熱半導体素子とが交互に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置において，複数の前記片面放熱半導体素子を有し，前記複数の片面放熱半導体素子は，
各前記放熱面がそれぞれ冷却器と接触し，
他方の面同士が互いに接触するように配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
内部に冷媒を通す冷却器と，半導体素子とを積層してなる半導体装置において，
前記半導体素子として，
動作時の発熱量が大きい回路を構成するとともに，両面がいずれも冷却器と接触するように配置されている両面放熱半導体素子と，
動作時の発熱量が小さい回路を構成するとともに，一方の面のみが冷却器と接触するように配置されている片面放熱半導体素子とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置において，複数の前記片面放熱半導体素子を有し，前記複数の片面放熱半導体素子は，
各前記一方の面がそれぞれ冷却器と接触し，
他方の面同士が互いに接触するように配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載の半導体装置において，
前記両面放熱半導体素子が，車両における電源から動力発生担当モータへの供給電流を制御する動力モータ駆動回路を構成しており，
前記片面放熱半導体素子が，車両における回生発電担当モータから電源への回生電流を制御する発電モータ駆動回路を構成していることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項５または請求項６に記載の半導体装置において，
前記両面放熱半導体素子が，電源と負荷との間の電流を制御する負荷駆動回路を構成しており，
前記片面放熱半導体素子が，電源と負荷との間で電圧の昇降を行う昇降圧回路を構成していることを特徴とする半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図３５】
【図３６】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図３５】
【図３６】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３７】
【公開番号】特開２０１３−９３３４３（Ｐ２０１３−９３３４３Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３２５７２（Ｐ２０１１−２３２５７２）
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]