專利名稱：功率半導(dǎo)體模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率轉(zhuǎn)換裝置，特別是涉及用于功率轉(zhuǎn)換裝置的功率半導(dǎo)體模塊的安裝構(gòu)造。
背景技術(shù)：
對電動機進(jìn)行驅(qū)動的功率轉(zhuǎn)換裝置中使用的功率半導(dǎo)體模塊運轉(zhuǎn)時的發(fā)熱量多。該發(fā)熱由安裝在功率半導(dǎo)體模塊內(nèi)部的晶體管元件及二極管元件等功率半導(dǎo)體元件產(chǎn)生。因此，在現(xiàn)有的功率轉(zhuǎn)換裝置中，通過在功率半導(dǎo)體模塊的外部設(shè)置冷卻片或冷卻風(fēng)扇等冷卻構(gòu)造，進(jìn)行功率半導(dǎo)體模塊的散熱及冷卻。
另外，在專利文獻(xiàn)I中公開了下述技術(shù)，即，為了可以減小內(nèi)部不均勻的熱分布或溫度梯度，可以減小由半導(dǎo)體元件間的配線形成的電感成分，可以對應(yīng)于功率半導(dǎo)體元件的發(fā)熱條件而有效地冷卻，因而使得功率半導(dǎo)體模塊由冷卻用基體和各自安裝在該冷卻用基體的正反表面上的至少2個功率半導(dǎo)體元件構(gòu)成，功率半導(dǎo)體元件包含IGBT和二極管，IGBT安裝在冷卻用基體的正反面中的一方或另一方上，二極管安裝在冷卻用基體的正反面中的一方或另一方上，且位于隔著冷卻用基體而與IGBT的安裝位置一致的位置。另外，在專利文獻(xiàn)2中公開了下述技術(shù)，S卩，為了減小造成半導(dǎo)體裝置中的通斷時的過沖電壓增大及與其伴隨的元件破壞和功率損耗增大的電感，使橋接連接半導(dǎo)體開關(guān)的配線的一部分層疊化，將至少2對的與所述配線連接的正極負(fù)極直流端子對，使直流端子正負(fù)極交替地并列設(shè)置在半導(dǎo)體裝置的方形殼體上表面的I邊上。專利文獻(xiàn)I :日本特開2007 - 12721號公報專利文獻(xiàn)2 :日本特開2001 - 286158號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，在功率半導(dǎo)體模塊的外部設(shè)置冷卻片或冷卻風(fēng)扇等冷卻構(gòu)造的方法中，存在導(dǎo)致妨礙功率轉(zhuǎn)換裝置小型化及低成本化的問題。另外，在專利文獻(xiàn)I公開的方法中，由于隔著冷卻用基體而將功率半導(dǎo)體元件安裝在兩個表面，因而存在妨礙功率半導(dǎo)體模塊小型化及低成本化的問題。另外，在專利文獻(xiàn)2公開的方法中，由于半導(dǎo)體開關(guān)安裝在金屬底板的一個表面，因而存在導(dǎo)致功率半導(dǎo)體模塊大型化的問題。本發(fā)明是鑒于上述情況提出的，其目的在于，通過無需隔著冷卻用基體，將功率半導(dǎo)體元件安裝在基板的兩個表面，從而實現(xiàn)低噪聲、小型、低成本的功率半導(dǎo)體模塊。為了解決上述課題、實現(xiàn)目的，本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的特征在于，具有 第I絕緣性基板，其在兩個表面形成有導(dǎo)體圖案；第I晶體管芯片，其安裝在所述絕緣性基板的正面，由形成有上橋臂用晶體管元件的寬帶隙半導(dǎo)體形成；以及第2晶體管芯片，其安裝在所述絕緣性基板的背面，由形成有下橋臂用晶體管元件的寬帶隙半導(dǎo)體形成，并且，將絕緣性基板的兩個表面的導(dǎo)電圖案配置為面對稱。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，無需設(shè)置冷卻用基體、冷卻片、冷卻風(fēng)扇等冷卻構(gòu)造，即可將形成有晶體管元件的晶體管芯片安裝在絕緣性基板的兩個表面，從而得到可以實現(xiàn)功率半導(dǎo)體模塊的低噪聲化、小型化、低成本化的效果。


圖I (a)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式I的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖I (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式I的概略結(jié)構(gòu)的后視圖，圖
I(C)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式I的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，圖I (d)是由圖I (a)至圖I (c)的A-A’線剖斷的剖視圖。圖2是表示包含圖I的功率半導(dǎo)體模塊的功率轉(zhuǎn)換裝置的電路結(jié)構(gòu)的圖。 圖3 (a)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式2的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖3 (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式2的概略結(jié)構(gòu)的一側(cè)的側(cè)視圖，圖3 (c)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式2的概略結(jié)構(gòu)的后視圖，圖3 (d)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式2的概略結(jié)構(gòu)的另一側(cè)的側(cè)視圖。圖4 (a)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式3的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖4 (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式3的概略結(jié)構(gòu)的后視圖，圖
4(c)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式3的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖5 (a)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式4的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖5 (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式4的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，圖
5(c)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式4的概略結(jié)構(gòu)的后視圖。圖6 (a)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式5的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖6 (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式5的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，圖
6(c)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式5的概略結(jié)構(gòu)的后視圖。圖7 (a)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式6的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖7 (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式6的概略結(jié)構(gòu)的后視圖。圖8 (a)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式7的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖8 (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式7的概略結(jié)構(gòu)的后視圖。圖9 (a)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式8的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖9 (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式8的概略結(jié)構(gòu)的后視圖，圖9 (c)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式8的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖10是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式9的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖11是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式10的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖12 (a)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式11的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖12 (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式11的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
具體實施例方式下面，基于附圖對本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊的實施方式詳細(xì)地進(jìn)行說明。此外，在下面的實施方式中，以設(shè)置有3相的上橋臂及下橋臂的功率半導(dǎo)體模塊為例進(jìn)行說明。但是，本發(fā)明并不限定于該實施方式。實施方式I.圖I (a)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PMl的實施方式I的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖I (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PMl的實施方式I的概略結(jié)構(gòu)的后視圖，圖I (c)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PMl的實施方式I的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，圖I (d)是由圖I (a)至圖I (C)的A-A’線剖斷的剖視圖。在圖I中，在絕緣性基板11的正面形成相間連接用的正側(cè)導(dǎo)體圖案12a，在絕緣性基板11的背面形成相間連接用的負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13a。此外，在絕緣性基板11上設(shè)置彼此相 對的邊HI、H2，并且設(shè)置有與邊HI、H2正交的邊H3、H4。另外，絕緣性基板11的材料可以使用環(huán)氧玻璃基板等樹脂基板，可以使用由聚酰亞胺等構(gòu)成的薄膜基板，也可以使用陶瓷基板等無機基板。在此，正側(cè)導(dǎo)體圖案12a和負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13a彼此面對稱地構(gòu)成，并配置為隔著絕緣性基板11彼此相對。另外，正側(cè)導(dǎo)體圖案12a和負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13a沿著邊Hl配置在絕緣性基板11的周緣部。另外，輸出導(dǎo)體圖案14針對各相而形成在絕緣性基板11的正面及背面。此外，輸出導(dǎo)體圖案14在絕緣性基板11的正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)缺舜嗣鎸ΨQ地構(gòu)成，并配置為隔著絕緣性基板11彼此相對。另外，輸出導(dǎo)體圖案14沿著邊H2配置在絕緣性基板11的周緣部。另夕卜，輸出導(dǎo)體圖案14可以是經(jīng)由絕緣性基板11的邊H2側(cè)的側(cè)面而從上下夾持絕緣性基板11的形狀，或從絕緣性基板11的正面經(jīng)由側(cè)面至背面而一體地構(gòu)成的形狀。例如，輸出導(dǎo)體圖案14的剖面形狀可以是“ 口 ”字形狀。另外，在絕緣性基板11的正面，針對各相而形成元件配置用的正側(cè)導(dǎo)體圖案12b，在絕緣性基板11的背面，針對各相而形成元件配置用的負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13b。并且，正側(cè)導(dǎo)體圖案12b與正側(cè)導(dǎo)體圖案12a連接，負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13b與輸出導(dǎo)體圖案14連接。此外，正側(cè)導(dǎo)體圖案12b可以與正側(cè)導(dǎo)體圖案12a—體地形成，負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13b可以與輸出導(dǎo)體圖案14 一體地形成。此外，正側(cè)導(dǎo)體圖案12b配置在正側(cè)導(dǎo)體圖案12a和輸出導(dǎo)體圖案14之間，負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13b配置在負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13a和輸出導(dǎo)體圖案14之間。另外，正側(cè)導(dǎo)體圖案12b和負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13b配置為，隔著絕緣性基板11彼此相對。此外，正側(cè)導(dǎo)體圖案12a、12b、負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13a、13b及輸出導(dǎo)體圖案14的材料例如可以使用Cu或Al等導(dǎo)電性良好的金屬。另外，正側(cè)導(dǎo)體圖案12b及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13b的表面可以由焊料覆蓋。并且，在正側(cè)導(dǎo)體圖案12b上，針對各相以裸露狀態(tài)安裝晶體管芯片15及二極管芯片17，在負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13b上，針對各相以裸露狀態(tài)安裝晶體管芯片16及二極管芯片18。此外，在晶體管芯片15上形成上橋臂用UA的晶體管元件，在晶體管芯片16上形成下橋臂用LA的晶體管元件。作為晶體管芯片15、16及二極管芯片17、18的材料，可以使用SiC、GaN或金剛石等寬帶隙半導(dǎo)體。
并且,通過經(jīng)由焊線(bonding wire)W1使晶體管芯片15與輸出導(dǎo)體圖案14針對各相連接、經(jīng)由焊線W2使晶體管芯片15與二極管芯片17針對各相連接，從而在絕緣性基板11的正面形成上橋臂UA。另外，通過經(jīng)由焊線W3使晶體管芯片16與二極管芯片18針對各相連接、經(jīng)由焊線W4使二極管元件18與負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13a針對各相連接，從而在絕緣性基板11的背面形成下橋臂LA。在此，由正側(cè)導(dǎo)體圖案12a、12b、上橋臂UA、輸出導(dǎo)體圖案14、下橋臂LA及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13a、13b形成的路徑構(gòu)成為，隔著絕緣性基板11成為面對稱。圖2是表示包含圖I的功率半導(dǎo)體模塊PMl的功率轉(zhuǎn)換裝置的電路結(jié)構(gòu)的圖。圖I的功率半導(dǎo)體模塊PMl實現(xiàn)圖2的逆變器3。在圖2中，在功率轉(zhuǎn)換裝置5中設(shè)置轉(zhuǎn)換器2及逆變器3，在逆變器3的前段設(shè)置有將交流轉(zhuǎn)換成直流的轉(zhuǎn)換器2。并且，作為驅(qū)動轉(zhuǎn)換器2的電源設(shè)置三相電源1，作為逆變器3的外部負(fù)載設(shè)置電動機4。在此，在逆變器3中設(shè)置有用于與轉(zhuǎn)換器2連接的直流輸入端子T1、T2及用于與電動機4連接的交流輸出端子 Τ3 至 Τ5。在轉(zhuǎn)換器2中設(shè)置有整流二極管Dl至D6及濾波電容器Cl，整流二極管D1、D2彼此串聯(lián)連接，整流二極管D3、D4彼此串聯(lián)連接，整流二極管D5、D6彼此串聯(lián)連接。并且，整流二極管D1、D2的連接點、整流二極管D3、D4的連接點及整流二極管D5、D6的連接點與三相電源I連接。濾波電容器C I與整流二極管D1、D2的串聯(lián)電路、整流二極管D3、D4的串聯(lián)電路及整流二極管D5、D6的串聯(lián)電路并聯(lián)連接。在逆變器3中設(shè)置有晶體管元件Ml至M6及續(xù)流二極管NI至N6。在該圖2中示出將晶體管元件及二極管元件串并聯(lián)連接的3相情況的結(jié)構(gòu)。此外，作為晶體管元件Ml至M6可以使用IGBT，可以使用雙極晶體管，也可以使用場效應(yīng)晶體管。此外，在作為晶體管元件使用一般的IGBT元件的情況下，通常是在發(fā)射極端子連接焊線，而集電極端子與導(dǎo)體圖案軟釬焊的方式。因此，在圖I中同樣也使用假定為IGBT元件的連接。但是，將發(fā)射極端子與導(dǎo)體圖案軟釬焊、而在集電極端子連接焊線的方式雖然不普遍但也可以實現(xiàn)，可以對應(yīng)于需要選定連接方式。在此，續(xù)流二極管NI至N6分別與晶體管元件Ml至M6并聯(lián)連接。晶體管元件Ml、M2彼此串聯(lián)連接，晶體管元件M3、M4彼此串聯(lián)連接，晶體管元件M5、M6彼此串聯(lián)連接。并且，在晶體管元件Ml、M2的連接點，晶體管元件M3、M4的連接點及晶體管元件M5、M6的連接點，經(jīng)由交流輸出端子T3至T5連接電動機4。此外，在晶體管元件使用場效應(yīng)晶體管的情況下，可以取代所述續(xù)流二極管NI至N6而使用場效應(yīng)晶體管的寄生二極管。此時，不在場效應(yīng)晶體管之外另外連接二極管元件也可。此外，晶體管元件Ml、M3、M5構(gòu)成逆變器2的3相上橋臂UA，晶體管元件M2、M4、M6構(gòu)成逆變器2的3相下橋臂LA。此外，在圖I的各相晶體管芯片15上分別形成晶體管元件Ml、M3、M5。在圖I的各相晶體管芯片16上分別形成晶體管元件M2、M4、M6。在圖I的各相二極管芯片17上分別形成圖2的續(xù)流二極管N1、N3、N5。在圖I的各相二極管芯片18上分別形成圖2的續(xù)流二極管 N2、N4、N6。并且，如果從三相電源I向轉(zhuǎn)換器2輸入交流，則由轉(zhuǎn)換器2轉(zhuǎn)換為直流并輸入至逆變器3。并且，在逆變器3中，通過依照晶體管元件Ml至M6的通斷動作而將直流轉(zhuǎn)換為交流，并將該交流向電動機4供給，從而通過PWM控制對電動機4進(jìn)行驅(qū)動。在此，通過作為圖I的晶體管芯片15、16的材料使用寬帶隙半導(dǎo)體，可以大幅降低晶體管元件Ml至M6的損耗，并且，還可以承受高溫下的動作，無需在晶體管芯片15、16之間設(shè)置冷卻用基體，且無需在外部設(shè)置風(fēng)扇或散熱片等冷卻機構(gòu)，即可將晶體管芯片15、16安裝在絕緣性基板11的兩個表面。另外，通過在圖I的二極管芯片17、18中使用寬帶隙半導(dǎo)體，可以大幅降低二極管元件NI至N6的損耗，并且，還可以承受高溫下的動作，無需在二極管芯片17、18之間設(shè)置冷卻用基體，且無需在外部設(shè)置風(fēng)扇或散熱片等冷卻機構(gòu)，即可將二極管芯片17、18安裝在絕緣性基板11的兩個表面。如上所述，通過使用寬帶隙半導(dǎo)體，從而不需要冷卻構(gòu)造，因此可以實現(xiàn)功率半導(dǎo)體模塊PM I的小型化及低成本化，并且，可以抑制向晶體管芯片15、16及二極管芯片17、18與焊線Wl至W4的各接合部，以及晶體管芯片15、16及二極管芯片17、18與正側(cè)導(dǎo)體圖 案12b、負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13b的各接合部施加的熱疲勞，可以提高相對于溫度循環(huán)及功率循環(huán)的可靠性。另外，在使用不設(shè)置冷卻用基體而小型化的功率半導(dǎo)體模塊PMl的情況下，也可以防止對逆變器3的動作造成障礙。另外，通過使正側(cè)導(dǎo)體圖案12a和負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13a彼此面對稱地構(gòu)成，并配置為隔著絕緣性基板11彼此相對，從而可以使正側(cè)導(dǎo)體圖案12a的電感成分和負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13a的電感成分抵消。因此，可以減小因各導(dǎo)體圖案的電感成分而產(chǎn)生的噪聲及電涌。在此情況下，通過使用寬帶隙半導(dǎo)體，從而無需使用冷卻用基體，可以減小絕緣性基板的厚度，因此可以增加基板正反面的導(dǎo)體電感的抵消效果，進(jìn)一步增加噪聲或電涌的減小效果。另外，也無需以散熱或冷卻為目的的、著眼于晶體管元件或二極管元件的發(fā)熱定時而實施的元件配置等的設(shè)計。另外，通過使輸出導(dǎo)體圖案14在絕緣性基板11的正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)缺舜嗣鎸ΨQ地構(gòu)成，并配置為隔著絕緣性基板11彼此相對，從而可以使輸出導(dǎo)體圖案14的電感成分抵消，可以減小噪聲及電涌。另外，通過使由正側(cè)導(dǎo)體圖案12a、12b、上橋臂UA、輸出導(dǎo)體圖案14、下橋臂LA及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案13a、13b形成的路徑隔著絕緣性基板11面對稱地構(gòu)成，從而可以使絕緣性基板11的正面?zhèn)鹊乃雎窂降碾姼谐煞趾徒^緣性基板11的背面?zhèn)鹊乃雎窂降碾姼谐煞值窒?。因此，可以減小經(jīng)由晶體管元件15、16的結(jié)電容而流過上橋臂UA及下橋臂LA的高頻成分。實施方式2.圖3 (a)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM2的實施方式2的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖3 (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM2的實施方式2的概略結(jié)構(gòu)的一側(cè)的側(cè)視圖，圖3 (c)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM2的實施方式2的概略結(jié)構(gòu)的后視圖，圖3 (d)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM2的實施方式2的概略結(jié)構(gòu)的另一側(cè)的側(cè)視圖。在圖3中，在絕緣性基板21的正面形成相間連接用的正側(cè)導(dǎo)體圖案22a，在絕緣性基板21的背面形成相間連接用的負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a。此外，在絕緣性基板21上設(shè)置彼此相對的邊HlI、H12，并且設(shè)置有與邊HlI、H12正交的邊H13、H14。另外，絕緣性基板21的材料可以使用環(huán)氧玻璃基板等樹脂基板，可以使用由聚酰亞胺等構(gòu)成的薄膜基板，也可以使用陶瓷基板等無機基板。在此，正側(cè)導(dǎo)體圖案22a和負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a彼此面對稱地構(gòu)成，并配置為隔著絕緣性基板21彼此相對。另外，正側(cè)導(dǎo)體圖案22a和負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a沿著邊Hll配置在絕緣性基板21的周緣部。另外，在絕緣性基板21的正面及背面，針對各相形成輸出導(dǎo)體圖案24。此外，輸出導(dǎo)體圖案24在絕緣性基板21的正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)缺舜嗣鎸ΨQ地構(gòu)成，并配置為隔著絕緣性基板21彼此相對。另外，輸出導(dǎo)體圖案24沿著邊H12配置在絕緣性基板21的周緣部。另夕卜，輸出導(dǎo)體圖案24可以是經(jīng)由絕緣性基板21的邊H12側(cè)的側(cè)面而從上下夾持絕緣性基板21的形狀，或從絕緣性基板21的正面經(jīng)由側(cè)面至背面而一體地構(gòu)成的形狀。例如，輸出導(dǎo)體圖案24的剖面形狀可以是“ 口 ”字形狀。 另外，在絕緣性基板21的正面，針對各相形成芯片配置用的正側(cè)導(dǎo)體圖案22b，在絕緣性基板21的背面，針對各相形成芯片配置用的負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23b。并且，正側(cè)導(dǎo)體圖案22b與正側(cè)導(dǎo)體圖案22a連接，負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23b與負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a連接。此外，正側(cè)導(dǎo)體圖案22b可以與正側(cè)導(dǎo)體圖案22a —體地形成，負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23b可以與負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a 一體地形成。此外，正側(cè)導(dǎo)體圖案22b配置在正側(cè)導(dǎo)體圖案22a和輸出導(dǎo)體圖案24之間，負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23b配置在負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a和輸出導(dǎo)體圖案24之間。另外，正側(cè)導(dǎo)體圖案22b和負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23b配置為，隔著絕緣性基板21彼此相對。此外，正側(cè)導(dǎo)體圖案22a、22b、負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a、23b及輸出導(dǎo)體圖案24的材料例如可以使用Cu或Al等導(dǎo)電性良好的金屬。另外，正側(cè)導(dǎo)體圖案22b及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23b的表面可以由焊料覆蓋。并且，在正側(cè)導(dǎo)體圖案22b上，針對各相以裸露狀態(tài)安裝晶體管芯片25及二極管芯片27，在負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23b上，針對各相以裸露狀態(tài)安裝晶體管芯片26及二極管芯片28。作為晶體管芯片25、26及二極管芯片27、28的材料，使用SiC、GaN或金剛石等寬帶隙半導(dǎo)體。另外，作為晶體管芯片，假定在本實施例中使用IGBT。在本實施例中，安裝在絕緣性基板22的正面的作為晶體管芯片25的IGBT設(shè)置為，將集電極端子與導(dǎo)體圖案軟釬焊，并在發(fā)射極端子連接焊線，安裝在絕緣性基板22的背面的作為晶體管芯片26的IGBT設(shè)置為，將發(fā)射極端子與導(dǎo)體圖案軟釬焊，并在集電極端子連接焊線。并且，晶體管芯片25與輸出導(dǎo)體圖案24針對各相經(jīng)由焊線Wll連接，晶體管芯片25與二極管芯片27針對各相經(jīng)由焊線W12連接。另外，晶體管芯片26與輸出導(dǎo)體圖案24針對各相經(jīng)由焊線W13連接，晶體管芯片26與二極管芯片28針對各相經(jīng)由焊線W14連接。在此，焊線WlI、W13配置為，隔著絕緣性基板21彼此面對稱，焊線W12、W14配置為，隔著絕緣性基板21彼此面對稱。另外，在絕緣性基板21的正面形成正側(cè)電位端子29，其搭在邊Hll上并與正側(cè)導(dǎo)體圖案22a連接。在絕緣性基板21的背面形成負(fù)側(cè)電位端子30，其搭在邊Hll上并與負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a連接。
另外，在絕緣性基板21的邊Hll側(cè)的側(cè)面配置緩沖電容器31。并且，正側(cè)電位端子29和負(fù)側(cè)電位端子30經(jīng)由緩沖電容器31而彼此連接。在此，通過作為晶體管芯片25、26的材料使用寬帶隙半導(dǎo)體，可以大幅降低晶體管元件Ml至M6的損耗，并且，還可以承受高溫下的動作，無需在晶體管芯片25、26之間設(shè)置冷卻用基體，且無需在外部設(shè)置風(fēng)扇或散熱片等冷卻機構(gòu)，也可將晶體管元件25、26安裝在絕緣性基板21的兩個表面。另外，通過在圖3的二極管芯片27、28中使用寬帶隙半導(dǎo)體，可以大幅降低續(xù)流二極管NI至N6的損耗，并且，還可以承受高溫下的動作，無需在二極管芯片27、28之間設(shè)置冷卻用基體，且無需在外部設(shè)置風(fēng)扇或散熱片等冷卻機構(gòu)，也可將二極管芯片27、28安裝在絕緣性基板21的兩個表面。如上所述，通過使用寬帶隙半導(dǎo)體，從而不需要冷卻構(gòu)造，因此可以實現(xiàn)功率半導(dǎo)體模塊PM2的小型化及低成本化，并且，可以抑制在晶體管芯片25、26及二極管芯片27、28 與焊線Wll至W14的各接合部，以及晶體管芯片25、26及二極管芯片27、28與正側(cè)導(dǎo)體圖案22b、負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23b的各接合部施加的熱疲勞，可以提高相對于溫度循環(huán)及功率循環(huán)的可靠性。另外，在使用不設(shè)置冷卻用基體而小型化的功率半導(dǎo)體模塊PM2的情況下，也可以防止對逆變器3的動作造成干擾。另外，通過使正側(cè)導(dǎo)體圖案22a和負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a彼此面對稱地構(gòu)成，并配置為隔著絕緣性基板21彼此相對，從而可以使正側(cè)導(dǎo)體圖案22a的電感成分和負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a的電感成分抵消，可以減小噪聲及電涌。并且，通過使正側(cè)導(dǎo)體圖案22b、負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23b彼此面對稱地構(gòu)成，并配置為隔著絕緣性基板21彼此相對，從而可以使正側(cè)導(dǎo)體圖案22b的電感成分和負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23b的電感成分抵消，可以減小噪聲及電涌。在此情況下，通過使用寬帶隙半導(dǎo)體而無需如現(xiàn)有技術(shù)所示使用具有冷卻特性的基體，因此，可以使絕緣性基板變薄，由于基板正反面的導(dǎo)體間距離變近，因此電感的抵消效果增大。另外，不需要以散熱或冷卻為目的的著眼于晶體管元件或二極管元件的發(fā)熱定時而實施的元件配置等設(shè)計。另外，通過使輸出導(dǎo)體圖案24在絕緣性基板21的正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)缺舜嗣鎸ΨQ地構(gòu)成，并配置為隔著絕緣性基板21彼此相對，從而可以使輸出導(dǎo)體圖案24的電感成分抵消，可以減小噪聲及電涌。另外，焊線Wll、W13配置為隔著絕緣性基板21彼此面對稱，焊線W12、W14配置為隔著絕緣性基板21彼此面對稱，從而可以使焊線Wll至W14的電感成分抵消，可以減小噪聲及電涌。另外，安裝在絕緣性基板22的正面的作為晶體管芯片25的IGBT設(shè)置為，將集電極端子與導(dǎo)體圖案軟釬焊，并在發(fā)射極端子連接焊線，安裝在絕緣性基板22的背面的作為晶體管芯片26的IGBT設(shè)置為，將發(fā)射極端子與導(dǎo)體圖案軟釬焊，并在集電極端子連接焊線，由此，可以使正側(cè)及負(fù)側(cè)的導(dǎo)體圖案與輸出導(dǎo)體圖案24遠(yuǎn)離。另外，通過以使在正側(cè)及負(fù)側(cè)的導(dǎo)體圖案與輸出導(dǎo)體圖案24之間存在的寄生電容比晶體管芯片或二極管芯片中存在的結(jié)電容小的方式，配置正側(cè)及負(fù)側(cè)的導(dǎo)體圖案和輸出導(dǎo)體圖案24，從而可以抑制輸出導(dǎo)體圖案24的電位變動經(jīng)由正側(cè)及負(fù)側(cè)的導(dǎo)體圖案與輸出導(dǎo)體圖案24之間的寄生電容而向正側(cè)導(dǎo)體圖案22a及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a傳遞。另外，通過在絕緣性基板21的邊Hll側(cè)的側(cè)面配置緩沖電容器31，從而無需增大絕緣性基板21的面積，即可將緩沖電容器31以最短距離配置在上橋臂及下橋臂附近。因此，可以縮短用于連接緩沖電容器31的配線，可以抑制電感成分增加并以最短距離連接緩沖電容器31，與配置在絕緣性基板21的正反面的正側(cè)及負(fù)側(cè)的導(dǎo)體圖案的電感抵消效果相結(jié)合，還可以更加有效地減小電涌或流過上橋臂和下橋臂之間的高頻噪聲成分。
實施方式3.圖4 (a)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM3的實施方式3的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖4 (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM3的實施方式3的概略結(jié)構(gòu)的后視圖，圖4 (c)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM3的實施方式3的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。在圖4中，在該功率半導(dǎo)體模塊PM3中，取代圖3的功率半導(dǎo)體模塊PM2的絕緣性基板21而設(shè)置絕緣性基板41。在該絕緣性基板41上，除了絕緣性基板21的結(jié)構(gòu)之外，還設(shè)置有磁屏蔽體42。在此，磁屏蔽體42以上下貫穿絕緣性基板41的方式嵌入絕緣性基板41中，可以針對各相屏蔽磁通。另外，磁屏蔽體42配置在彼此相鄰的橋臂之間的大致中央處，以不與正側(cè)導(dǎo)體圖案22a、22b、負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a、23b及輸出導(dǎo)體圖案24接觸。此外，磁屏蔽體42的材料例如可以使用鐵、不銹鋼或鐵素體等。另外，作為磁屏蔽體42的形成方法，也可以在絕緣性基板41上預(yù)先形成狹縫，并將磁屏蔽體42插入該狹縫。在此，通過在絕緣性基板41上設(shè)置磁屏蔽體42，從而在某一相的橋臂中流過高頻電流的情況下，也可以減小在該相的橋臂中產(chǎn)生的磁通對其他相的橋臂造成的影響。此外，在圖4的實施方式3中，示出省略圖3的正側(cè)電位端子29、負(fù)側(cè)電位端子30及緩沖電容器31的結(jié)構(gòu)，但也可以將圖3的正側(cè)電位端子29、負(fù)側(cè)電位端子30及緩沖電容器31設(shè)置在絕緣性基板41上。此外，在圖4的實施方式3中，示出在圖3的功率半導(dǎo)體模塊PM2的絕緣性基板上設(shè)置有磁屏蔽體42的結(jié)構(gòu)，但在圖I的功率半導(dǎo)體模塊PMl的結(jié)構(gòu)中的絕緣性基板上設(shè)置磁屏蔽體42，也可以針對各相屏蔽磁通。實施方式4.圖5 (a)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM4的實施方式4的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖5 (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM4的實施方式4的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，圖5 (c)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM4的實施方式4的概略結(jié)構(gòu)的后視圖。在圖5中，在該功率半導(dǎo)體模塊PM4中，取代圖4的功率半導(dǎo)體模塊PM3的絕緣性基板41而設(shè)置絕緣性基板51。在該絕緣性基板51上，除了絕緣性基板41的結(jié)構(gòu)之外，還設(shè)置有正側(cè)導(dǎo)體圖案52及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案53。正側(cè)導(dǎo)體圖案52形成在絕緣性基板51的正面，負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案53形成在絕緣性基板51的背面。另外,正側(cè)導(dǎo)體圖案52和負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案53彼此面對稱地構(gòu)成，并配置為隔著絕緣性基板51彼此相對。另外，正側(cè)導(dǎo)體圖案52與正側(cè)導(dǎo)體圖案22a連接，且沿著邊H13配置在絕緣性基板51的周緣部。另外，正側(cè)導(dǎo)體圖案52采用如下構(gòu)造從邊H13伸出而構(gòu)成，并相對于絕緣性基板51沿垂直方向直立。此外，正側(cè)導(dǎo)體圖案52可以與正側(cè)導(dǎo)體圖案22a —體地形成。另外，負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案53與負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a連接，沿著邊H13配置在絕緣性基板51的周緣部。另外，負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案53構(gòu)成為從邊H13伸出，并相對于絕緣性基板51沿垂直方向直立。此外，負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案53可以與負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a —體地形成。并且，在正側(cè)導(dǎo)體圖案52上連接有連接端子56，在負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案53上連接有連接端子57。此外，可以使連接端子56插入正側(cè)導(dǎo)體圖案52的直立部分，連接端子57插入負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案53的直立部分。并且，濾波電容器C I配置在絕緣性基板51的邊H13側(cè)的側(cè)面，連接端子56、57經(jīng)由濾波電容器Cl連接。或者，也可以使連接端子56、57與濾波電容器Cl 一體地形成，并使所述濾波電容 器Cl與正側(cè)導(dǎo)體圖案52和負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案53連接。連接的方式只要是通過軟釬焊或?qū)щ娦月葆斁o固而將濾波電容器Cl的端子與正側(cè)導(dǎo)體圖案52及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案53固定等可以電氣連接的方式即可。另外，在絕緣性基板51上設(shè)置與接地電位連接的接地電位導(dǎo)體54。接地電位導(dǎo)體54夾在正側(cè)導(dǎo)體圖案22a與負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a之間，并配置在絕緣性基板51的內(nèi)層。并且，接地電位導(dǎo)體54可以經(jīng)由絕緣性基板51的邊H13側(cè)的側(cè)面伸出。在此，通過將濾波電容器Cl配置在絕緣性基板51的側(cè)面，可以將濾波電容器Cl配置在上橋臂及下橋臂的附近。因此，可以縮短用于濾波電容器Cl連接的配線且在絕緣性基板51的正反面面對稱地配置，因此可以減小功率半導(dǎo)體模塊PM4的安裝面積，可以實現(xiàn)功率半導(dǎo)體模塊PM4的低噪聲化、小型化及低成本化。另外，通過夾在正側(cè)導(dǎo)體圖案22a與負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a之間而配置接地電位導(dǎo)體54，從而可以在正側(cè)導(dǎo)體圖案22a及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a與接地電位導(dǎo)體54之間形成寄生電容。該寄生電容作為Y電容器(或線路旁路電容)起作用，由于可以取得在外部連接具有與該寄生電容相同值的Y電容器的情況相同程度的噪聲減小效果，因此可以實現(xiàn)功率半導(dǎo)體模塊PM4的低噪聲化、小型化及低成本化。另外，通過夾在正側(cè)導(dǎo)體圖案22a與負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案23a之間而配置接地電位導(dǎo)體54，從而可以減小由上下橋臂產(chǎn)生的磁通對接地電位導(dǎo)體54造成的影響。此外，在圖5的實施方式4中，對于僅連接I個濾波電容器Cl的方法進(jìn)行了說明，但也適合于連接多個濾波電容器Cl的方法。另外，也可以用于將面安裝型的多個高耐壓電容器串并聯(lián)連接的方法。另外，在圖5的實施方式4中，對于在絕緣性基板51上設(shè)置磁屏蔽體42的方法進(jìn)行了說明，但也可以用于沒有磁屏蔽體42的結(jié)構(gòu)。另外，在圖5的實施方式4中，示出省略圖3的正側(cè)電位端子29、負(fù)側(cè)電位端子30及緩沖電容器31的結(jié)構(gòu)，但也可以將圖3的正側(cè)電位端子29、負(fù)側(cè)電位端子30及緩沖電容器31設(shè)置在絕緣性基板51上。并且，在圖5的實施方式4中，示出針對圖4的實施方式3的功率半導(dǎo)體模塊PM3設(shè)置濾波電容器Cl和接地電位導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)，但也可以是在圖I的實施方式I中所示的功率半導(dǎo)體模塊PMl中設(shè)置濾波電容器Cl和接地電位導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)。實施方式5.
圖6 (a)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM5的實施方式5的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖6 (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM5的實施方式5的概略結(jié)構(gòu)的后視圖，圖6 (c)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM5的實施方式5的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。在圖6中，在該功率半導(dǎo)體模塊PM5中，取代圖5的功率半導(dǎo)體模塊PM4的絕緣性基板51而設(shè)置絕緣性基板61。在該絕緣性基板61上，除了絕緣性基板51的結(jié)構(gòu)以外，還設(shè)有正側(cè)電位端子62及負(fù)側(cè)電位端子63。正側(cè)電位端子62形成在絕緣性基板61的正面，負(fù)側(cè)電位端子63形成在絕緣性基板61的背面。另外，正側(cè)電位端子62和負(fù)側(cè)電位端子63彼此面對稱地構(gòu)成，并配置為隔著絕緣性基板61彼此相對。另外，正側(cè)電位端子62與正側(cè)導(dǎo)體圖案52連接，并配置在絕緣性基板61的邊H12側(cè)的側(cè)面。另外，正側(cè)電位端子62構(gòu)成為從邊H12凸出，通過使正側(cè)電位端子62從邊H12 的凸出量與輸出導(dǎo)體圖案24從邊H12的凸出量相等,從而可以使正側(cè)電位端子62與輸出導(dǎo)體圖案24的面位置對齊。此外，正側(cè)電位端子62可以與正側(cè)導(dǎo)體圖案52 —體地形成。另外，負(fù)側(cè)電位端子63與負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案53連接，并配置在絕緣性基板61的邊H12側(cè)的側(cè)面。另外，負(fù)側(cè)電位端子63構(gòu)成為從邊H12凸出，通過使負(fù)側(cè)電位端子63從邊H12的凸出量與輸出導(dǎo)體圖案24從邊H12的凸出量相等，可以使負(fù)側(cè)電位端子63與輸出導(dǎo)體圖案24的面位置對齊。此外，負(fù)側(cè)電位端子63可以與負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案53 —體地形成。由此，可以使正側(cè)電位端子62、負(fù)側(cè)電位端子63及輸出導(dǎo)體圖案24的面位置對齊。因此，通過以直立狀態(tài)安裝絕緣性基板61，從而可以將正側(cè)電位端子62、負(fù)側(cè)電位端子63及輸出導(dǎo)體圖案24 —起連接，可以一邊抑制圖2的逆變器3的安裝面積增大，一邊將逆變器3與轉(zhuǎn)換器2及電動機4連接。此外，作為正側(cè)電位端子62及負(fù)側(cè)電位端子63，可以使用可軟釬焊的導(dǎo)體，也可以使用連接器。此外，在作為正側(cè)電位端子62及負(fù)側(cè)電位端子63使用連接器的情況下，優(yōu)選將連接器與輸出導(dǎo)體圖案24連接。實施方式6.圖7 (a)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM6的實施方式6的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖7 (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM6的實施方式6的概略結(jié)構(gòu)的后視圖。在圖7中，在該功率半導(dǎo)體模塊PM6中，除了圖6的結(jié)構(gòu)之外，還設(shè)有連接中繼基板71，其起到用于將功率半導(dǎo)體模塊PM6與轉(zhuǎn)換器及外部負(fù)載連接的中繼作用。在此，圖6的絕緣性基板61收容在殼體72中，并通過封裝樹脂73封裝，構(gòu)成功率半導(dǎo)體模塊PM6。此外，作為封裝樹脂73，例如可以使用環(huán)氧樹脂或硅樹脂等。在此，在利用封裝樹脂73對絕緣性基板61進(jìn)行封裝的情況下，在絕緣性基板61的邊H12側(cè)的側(cè)面?zhèn)?，正?cè)電位端子62、負(fù)側(cè)電位端子63及輸出導(dǎo)體圖案24從封裝樹脂73露出。在連接中繼基板71上設(shè)置有絕緣性基板74。此外，絕緣性基板74的材料可以使用環(huán)氧玻璃基板等樹脂基板，可以使用由聚酰亞胺等構(gòu)成的薄膜基板，也可以使用陶瓷基板等無機基板。在絕緣性基板74的正面形成有輸出導(dǎo)體圖案75、端子連接用的正側(cè)導(dǎo)體圖案76及端子連接用的負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案77，在絕緣性基板74的背面形成有配線用的正側(cè)導(dǎo)體圖案78及配線用的負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案79。輸出導(dǎo)體圖案75針對各相形成，并可以配置為彼此平行。另外，優(yōu)選使輸出導(dǎo)體圖案75的排列間距與圖6的輸出導(dǎo)體圖案24的排列間距相等。正側(cè)導(dǎo)體圖案76及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案77，以在絕緣性基板74上相對的方式配置在絕緣性基板74的周緣部。此外，在將輸出導(dǎo)體圖案24分別配置在輸出導(dǎo)體圖案75上時，優(yōu)選以正側(cè)電位端子62配置在正側(cè)導(dǎo)體圖案76上、負(fù)側(cè)電位端子63配置在負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案77上的方式，設(shè)定正側(cè)導(dǎo)體圖案76及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案77的配置位置。另外，正側(cè)導(dǎo)體圖案78及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案79配置為彼此平行地橫穿絕緣性基板74。此外，正側(cè)導(dǎo)體圖案78及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案79優(yōu)選配置為與輸出導(dǎo)體圖案75正交。并且，正側(cè)導(dǎo)體圖案78與正側(cè)導(dǎo)體圖案76連接，負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案79與負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案77連接。此外，作為將正側(cè)導(dǎo)體圖案78與正側(cè)導(dǎo)體圖案76連接、將負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案79與負(fù) 側(cè)導(dǎo)體圖案77連接的方法，例如可以使用在絕緣性基板74上形成通孔，而經(jīng)由該通孔連接的方法。此外，輸出導(dǎo)體圖案75、正側(cè)導(dǎo)體圖案76、78及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案77、79的材料，例如可以使用Cu或Al等導(dǎo)電性良好的金屬。另外，輸出導(dǎo)體圖案75、正側(cè)導(dǎo)體圖案76、78及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案77、79的表面可以由焊料包覆。另外，在正側(cè)導(dǎo)體圖案78上連接有直流輸入端子Tl，在負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案79上連接有直流輸入端子T2。在輸出導(dǎo)體圖案75上，針對各相連接交流輸出端子T3至T5。此外，作為直流輸入端子Tl及交流輸出端子T3至T5，可以使用螺釘，可以使用焊料，也可以使用配線。并且，將濾波電容器Cl配置在絕緣性基板74的側(cè)面?zhèn)?，而將功率半?dǎo)體模塊PM6配置在絕緣性基板74上。并且，正側(cè)電位端子62與正側(cè)導(dǎo)體圖案76連接，負(fù)側(cè)電位端子63與負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案77連接，輸出導(dǎo)體圖案24針對各相與輸出導(dǎo)體圖案75連接。此外，作為將正側(cè)電位端子62與正側(cè)導(dǎo)體圖案76連接、將負(fù)側(cè)電位端子63與負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案77連接、將輸出導(dǎo)體圖案24與輸出導(dǎo)體圖案75連接的方法，可以使用軟釬焊接合?；蛘撸部梢栽O(shè)置與正側(cè)導(dǎo)體圖案76、負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案77及輸出導(dǎo)體圖案75連接的連接器，通過連接器接合進(jìn)行連接。在此，由于可以以最短的距離將圖2的逆變器電路3與濾波電容器Cl連接，且可以使連接逆變器電路3和濾波電容器Cl的導(dǎo)體為面對稱配置，因此容易使電感抵消。另外，通過使正側(cè)導(dǎo)體圖案78和負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案79平行，可以使正側(cè)導(dǎo)體圖案78的電感成分和負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案79的電感成分抵消，可以減小噪聲及電涌。另外，通過以與輸出導(dǎo)體圖案75正交的方式配置正側(cè)導(dǎo)體圖案78及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案79，從而可以抑制噪聲等高頻成分在正側(cè)導(dǎo)體圖案78及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案79與輸出導(dǎo)體圖案75之間疊加。實施方式7.圖8 (a)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM7的實施方式7的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖8 (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM7的實施方式7的概略結(jié)構(gòu)的后視圖。
在圖8中，在該功率半導(dǎo)體模塊PM7中，取代圖7的功率半導(dǎo)體模塊PM6的連接中繼基板71而設(shè)置連接中繼基板81。將圖7的正側(cè)導(dǎo)體圖案76及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案77作為I組，在連接中繼基板81的正面，并列配置多個正側(cè)導(dǎo)體圖案76及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案77的組。將圖7的正側(cè)導(dǎo)體圖案78及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案79作為I組，在連接中繼基板81的背面，并列配置多個正側(cè)導(dǎo)體圖案78及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案79的組。并且，在連接中繼基板81上并列配置多個殼體72。由此，由于可以抑制功率半導(dǎo)體模塊PM7和濾波電容器之間的配線路徑的增加，并以最短的距離連接多個功率半導(dǎo)體模塊PM7，因此，可以抑制功率轉(zhuǎn)換裝置大型化，并實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換裝置的大容量化。實施方式8.圖9 (a)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM8的實施方式8的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖9 (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM8的實施方式8的概略結(jié)構(gòu)的 后視圖，圖9 (c)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM8的實施方式8的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。在圖9中，在該功率半導(dǎo)體模塊PM8中，取代圖I的功率半導(dǎo)體模塊PMl的絕緣性基板11而設(shè)置絕緣性基板91。在該絕緣性基板91上，除了絕緣性基板11的結(jié)構(gòu)之外，還設(shè)置有控制信號線92、93，它們用于傳送進(jìn)行圖2的晶體管元件Ml至M6的通斷控制的信號。此外，控制信號線92、93可以以與上橋臂UA及下橋臂LA相交的方式形成在絕緣性基板91的內(nèi)層。另外，在控制信號線92、93與晶體管芯片15、16的連接中，例如可以使用焊線。在此，通過以與上橋臂UA及下橋臂LA相交的方式配置控制信號線92、93，可以抑制噪聲等高頻成分在上橋臂UA及下橋臂LA與控制信號線92、93之間疊加。實施方式9.圖10是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PM9的實施方式9的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。在圖10中，在該功率半導(dǎo)體模塊PM9中，除了圖I的功率半導(dǎo)體模塊PM I的結(jié)構(gòu)之夕卜，還設(shè)置有控制基板101。此外，可以在控制基板101上搭載進(jìn)行圖2的開關(guān)元件15、16的通斷控制的控制電路。另外，控制基板101可以以與絕緣性基板11相對的方式配置在絕緣性基板11上。并且，控制信號線102、103從控制基板101沿垂直方向伸出，并分別與晶體管芯片15、16連接，所述控制信號線102、103傳送進(jìn)行圖2的晶體管元件Ml至M6的通斷控制的信號。此外，在將控制信號線102與晶體管芯片15連接的情況下，控制信號線102可以從控制基板101筆直地伸出。在將控制信號線103與晶體管芯片16連接的情況下，可以使控制信號線102以繞過絕緣性基板11的方式從控制基板101伸出，并向晶體管芯片16的方向彎曲。此外，控制信號線102、103例如可以使用焊線。在此，通過使控制信號線102、103從控制基板101沿垂直方向伸出，從而可以抑制噪聲等高頻成分在上橋臂UA及下橋臂LA與控制信號線102、103之間疊加。實施方式10.圖11是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PMlO的實施方式10的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。在圖11中，在該功率半導(dǎo)體模塊PMio中，除了圖I的功率半導(dǎo)體模塊PMl的結(jié)構(gòu)之外，還設(shè)置有控制基板111、112。此外，可以在控制基板111上搭載用于進(jìn)行圖2的晶體管元件M1、M3、M5的通斷控制的控制電路，在控制基板112上搭載用于進(jìn)行圖2的晶體管元件M2、M4、M6的通斷控制的控制電路。另外，控制基板111、112可以配置為，隔著絕緣性基板11彼此相對。并且，控制信號線113從控制基板111沿垂直方向伸出，并與晶體管芯片15連接，所述控制信號線113傳送進(jìn)行圖2的晶體管元件M1、M3、M5的通斷控制的信號。控制信號線114從控制基板112沿垂直方向伸出，并與晶體管芯片16連接，所述控制信號線114傳送進(jìn)行圖2的晶體管元件M2、M4、M6的通斷控制的信號。此外，控制信號線113、114例如可以使用焊線。在此，通過使控制信號線113、114分別從控制基板111、112沿垂直方向伸出，從而可以抑制噪聲等高頻成分在上橋臂UA及下橋臂LA與控制信號線113、114之間疊加。
實施方式11.圖12 Ca)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PMll的實施方式11的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖12 (b)是表示本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊PMll的實施方式11的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，是從圖12 Ca)所示的箭頭方向DY觀察的圖使正側(cè)導(dǎo)體圖案115及正側(cè)導(dǎo)體圖案116與負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案117及負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案118的間隔比實施方式4所示的正側(cè)導(dǎo)體圖案與負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案的間隔小，且使其成為可以確保絕緣距離的間隔，其中，所述正側(cè)導(dǎo)體圖案115位于實施方式4所示的正側(cè)導(dǎo)體圖案52的無接地電位導(dǎo)體的區(qū)域(在圖12 (a)中由粗框線表示的區(qū)域)，所述正側(cè)導(dǎo)體圖案116與正側(cè)導(dǎo)體圖案115 —體地形成，相對于絕緣性基板沿垂直方向直立，所述負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案117位于無接地電位導(dǎo)體的區(qū)域，所述負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案118與負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案117—體地形成，相對于絕緣性基板沿垂直方向直立。在此，通過將正側(cè)導(dǎo)體圖案和負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案的間隔設(shè)置得更小，可以增加電感的抵消效果，可以減小噪聲及電涌。工業(yè)實用性如上所述，本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體模塊適用于下述方法，S卩，無需設(shè)置冷卻用基體即可將開關(guān)芯片和二極管芯片安裝在基板的兩個表面，另外，通過最優(yōu)化地配置基板兩個表面的導(dǎo)體，可以實現(xiàn)功率半導(dǎo)體模塊的低噪聲化、小型化及低成本化。標(biāo)號的說明PMl至PMll功率半導(dǎo)體模塊UA上橋臂LA下橋臂11、21、41、51、61、74、91 絕緣性基板12a、12b、22a、22b、52、76、78、115、116 正側(cè)導(dǎo)體圖案13a、13b、23a、23b、53、77、79、117、118 負(fù)側(cè)導(dǎo)體圖案14、24、75輸出導(dǎo)體圖案15、16、25、26 晶體管元件17、18、27、28 二極管元件
29、62正側(cè)電位端子30、63負(fù)側(cè)電位端子31緩沖電容器Wl 至 W4、W11 至 W14、W21、W22 焊線I三相電源2轉(zhuǎn)換器3逆變器4電動機 5功率轉(zhuǎn)換裝置D I至D6整流二極管Cl濾波電容器T1、T2直流輸入端子Τ3至Τ5交流輸出端子42磁屏蔽體54接地電位導(dǎo)體56、57連接端子70逆變器模塊71,81連接中繼基板72 殼體73封裝樹脂92、93、102、103、113、114 控制信號線101、111、112 控制基板
權(quán)利要求
1.一種功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，具有 第I絕緣性基板，其在兩個表面上形成有導(dǎo)體圖案； 第I晶體管元件，其由寬帶隙半導(dǎo)體形成，安裝在所述第I絕緣性基板的正面；以及 第2晶體管元件，其由寬帶隙半導(dǎo)體形成，安裝在所述第I絕緣性基板的背面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，還具有 第I續(xù)流二極管元件，其由寬帶隙半導(dǎo)體形成，與所述第I晶體管元件連接；以及 第2續(xù)流二極管元件，其由寬帶隙半導(dǎo)體形成，與所述第2晶體管元件連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 所述寬帶隙半導(dǎo)體是Sic。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率半導(dǎo)體模塊,其特征在于， 所述導(dǎo)體圖案具有 第I相間連接用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案，其形成在所述第I絕緣性基板的正面；以及第2相間連接用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案，其形成在所述第I絕緣性基板的背面，以與所述第I相間連接用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案面對稱的方式，與所述第I相間連接用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案相對配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 所述導(dǎo)體圖案具有 第I元件配置用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案，其形成在所述第I絕緣性基板的正面，與所述第I相間連接用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案連接，并用于配置所述第I晶體管元件；以及 第2芯片配置用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案，其形成在所述第I絕緣性基板的背面，并且與所述第2相間連接用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案連接，以與所述第I元件配置用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案面對稱的方式，與所述第I元件配置用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案相對配置，并用于配置所述第2晶體管元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 所述第I及第2相間連接用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案，沿著所述第I絕緣性基板的第I邊配置在所述第I絕緣性基板的周緣部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 還具有第I輸出導(dǎo)體圖案，其沿著所述第I絕緣性基板的與第I邊相對的第2邊，針對各相而分別配置在所述第I絕緣性基板的周緣部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 所述第I輸出導(dǎo)體圖案配置為，在所述第I絕緣性基板的正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)缺舜嗣鎸ΨQ。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 所述第I輸出導(dǎo)體圖案構(gòu)成為，經(jīng)由所述第I絕緣性基板的側(cè)面，從上下夾持所述第I絕緣性基板。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 還具有緩沖電容器，其配置在所述第I絕緣性基板的側(cè)面，與所述第I相間連接用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案和所述第2相間連接用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 還具有接地電位導(dǎo)體，其夾在所述第I相間連接用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案和所述第2相間連接用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案之間，且配置在所述第I絕緣性基板的內(nèi)層，經(jīng)由所述第I絕緣性基板的側(cè)面伸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，具有 第I伸出用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案，其形成在所述第I絕緣性基板的正面，與所述第I相間連接用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案連接，并且，沿著所述第I絕緣性基板的與第I邊正交的第3邊配置在所述第I絕緣性基板的周緣部； 第2伸出用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案，其形成在所述第I絕緣性基板的背面，與所述第2相間連接用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案連接，并且，沿著所述第I絕緣性基板的第3邊配置在所述第I絕緣性基板的周緣部； 第I連接端子，其與所述第I伸出用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案連接； 第2連接端子，其與所述第2伸出用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案連接；以及濾波電容器，其配置在所述第I絕緣性基板的側(cè)面，與所述第I連接端子和所述第2連接端子連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，還具有 第I直流電位側(cè)端子，其與所述第I伸出用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案連接，向所述第I絕緣性基板的與第I邊相對的第2邊側(cè)的側(cè)面伸出；以及 第2直流電位側(cè)端子，其與所述第2伸出用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案連接，向所述第I絕緣性基板的與第I邊相對的第2邊側(cè)的側(cè)面伸出。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，還具有 殼體，其收容安裝有第I及第2晶體管元件的第I絕緣性基板；以及 封裝樹脂，其以所述第I輸出導(dǎo)體圖案、所述第I直流電位側(cè)端子及所述第2直流電位側(cè)端子在所述第I絕緣性基板的第2邊側(cè)的側(cè)面?zhèn)嚷冻龅姆绞?，封裝所述第I及第2晶體管元件及所述第I絕緣性基板。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 還具有連接中繼基板，其通過連接所述第I輸出導(dǎo)體圖案、所述第I直流電位側(cè)端子及所述第2直流電位側(cè)端子，從而起到用于與轉(zhuǎn)換器及外部負(fù)載連接的中繼作用。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 所述連接中繼基板具有 第2絕緣性基板； 第2輸出導(dǎo)體圖案，其形成在所述第2絕緣性基板的正面，與所述第I輸出導(dǎo)體圖案連接； 第I端子連接用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案，其形成在所述第2絕緣性基板的正面，與所述第I直流電位側(cè)端子連接； 第2端子連接用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案，其形成在所述第2絕緣性基板的正面，與所述第2直流電位側(cè)端子連接； 第I配線用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案，其以與所述第2輸出導(dǎo)體圖案相交的方式形成在所述第2絕緣性基板的背面，與所述第I端子連接用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案連接；以及 第2配線用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案，其與所述第I配線用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案平行地形成在所述第2絕緣性基板的背面，與所述第2端子連接用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 還具有磁屏蔽體，其嵌入所述第I絕緣性基板中，針對各相屏蔽磁通。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 還具有控制信號線，其以與所述上橋臂及所述下橋臂相交的方式形成在所述第I絕緣性基板的內(nèi)層，傳送進(jìn)行所述第I晶體管元件及所述第2晶體管元件的通斷控制的信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，還具有 控制基板，其配置在所述第I絕緣性基板的正面或背面中的任一方表面上，搭載有進(jìn)行所述第I晶體管元件及所述第2晶體管元件的通斷控制的控制電路；以及 控制信號線，其從所述控制基板沿垂直方向伸出，傳送進(jìn)行所述第I晶體管元件及所述第2晶體管元件的通斷控制的信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，還具有 第I控制基板，其配置在所述第I絕緣性基板的正面上，搭載有進(jìn)行所述第I晶體管元件的通斷控制的第I控制電路； 第2控制基板，其配置在所述第I絕緣性基板的背面上，搭載有進(jìn)行所述第2晶體管元件的通斷控制的第2控制電路； 第I控制信號線，其從所述第I控制基板沿垂直方向伸出，傳送進(jìn)行所述第I晶體管元件的通斷控制的信號；以及 第2控制信號線，其從所述第2控制基板沿垂直方向伸出，傳送進(jìn)行所述第2晶體管元件的通斷控制的信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 所述第I伸出用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案和所述第2伸出用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案配置為，在不存在接地電位導(dǎo)體的絕緣性基板的內(nèi)層部分，彼此接近至達(dá)到可以確保絕緣距離的間隔為止。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 所述第I直流電位側(cè)端子與所述第I伸出用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案連接，所述第2直流電位側(cè)端子與所述第2伸出用直流電位側(cè)導(dǎo)體圖案連接，并且，所述第I直流電位側(cè)端子和所述第2直流電位側(cè)端子配置為彼此接近至達(dá)到可以確保絕緣距離的間隔為止。
23.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 所述第I晶體管元件及所述第2晶體管元件的直流電位面配置在所述第I絕緣性基板側(cè)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 直流電位導(dǎo)體和輸出端子配置在所述第I絕緣性基板上，以使得所述直流電位導(dǎo)體和所述輸出端子間之間的寄生電容比所述第I晶體管元件或所述第2晶體管元件的結(jié)電容小。
全文摘要
在絕緣性基板(11)的正面安裝晶體管芯片(15)，該安裝晶體管芯片(15)由形成有上橋臂用晶體管元件(M1、M3、M5)的寬帶隙半導(dǎo)體形成，在絕緣性基板(11)的背面安裝晶體管芯片(16)，該晶體管芯片(16)由形成有下橋臂用晶體管元件(M2、M4、M6)的寬帶隙半導(dǎo)體形成。
文檔編號H01L25/07GK102906874SQ20108006690
公開日2013年1月30日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者畑井彰, 田村靜里 申請人:三菱電機株式會社