本發(fā)明涉及在電力控制儀器等中使用的半導(dǎo)體裝置，特別涉及該半導(dǎo)體裝置的控制基板構(gòu)造。

背景技術(shù)：

以往的包含將具有上下橋臂的逆變器部內(nèi)置的模塊等的半導(dǎo)體裝置例如在電動汽車等電動車輛等中作為用于對其驅(qū)動用電動機進(jìn)行驅(qū)動的逆變器裝置而使用。例如在專利文獻(xiàn)1中公開了具有上述特征的半導(dǎo)體裝置。

在構(gòu)成將上下橋臂內(nèi)置的上述以往的半導(dǎo)體裝置的情況下，為了確保上橋臂、下橋臂之間的絕緣性，不僅需要進(jìn)行作為高壓側(cè)橋臂以及低壓側(cè)橋臂的上橋臂以及下橋臂之間的絕緣，在將用于上橋臂以及下橋臂的2個控制基板設(shè)置于同一基體之上的情況下，為了確保2個控制基板之間的絕緣性，還需要將2個控制基板彼此隔著絕緣區(qū)域而設(shè)置，2個控制基板的平面方向的縮小化存在極限。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2002-26251號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在電力用模塊的高電流密度化以及小型化由于SiC元件等的開發(fā)而加深的狀況下，在具有上述特征的以往的半導(dǎo)體裝置中，在用于上橋臂以及下橋臂的2個控制基板之間也需要設(shè)置絕緣區(qū)域，基體的平面方向的縮小化存在極限，因此存在下述問題，即，不能在確保包含控制基板的上下橋臂之間的絕緣耐壓的同時實現(xiàn)裝置的小型化。

在本發(fā)明中，目的在于解決如上所述的問題，提供在確保需要絕緣的電路之間的絕緣性能的同時實現(xiàn)了裝置的小型化的半導(dǎo)體裝置。

本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體裝置具有：半導(dǎo)體模塊，其在內(nèi)部具有第1以及第2部分電路部，在外部具有用于所述第1以及第2電路部的第1以及第2外部端子；以及第1以及第2控制基板，它們配置于所述半導(dǎo)體模塊之上，設(shè)置有用于所述第1以及第2部分電路部的第1以及第2控制電路，所述第1以及第2控制基板具有形成第1以及第2控制主要部的第1以及第2主要區(qū)域，該半導(dǎo)體裝置還具有絕緣件，該絕緣件以與所述第1以及第2主要區(qū)域在俯視觀察時重疊的方式插入在所述第1以及第2控制基板之間，所述第1以及第2控制基板還具有形成與所述第1以及第2外部端子電連接的第1以及第2電路部件的第1以及第2凸起區(qū)域，所述第1控制電路包含所述第1電路部件以及所述第1控制主要部，所述第2控制電路包含所述第2電路部件以及所述第2控制主要部。

發(fā)明的效果

本發(fā)明涉及的本申請技術(shù)方案即半導(dǎo)體裝置的第1以及第2控制基板的第1以及第2主要區(qū)域配置為與絕緣件在俯視觀察時重疊。因此，以第1以及第2主要區(qū)域的大部分在俯視觀察時重疊的方式，層疊第1以及第2控制基板，其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)第1以及第2控制基板的占有面積的縮小化，實現(xiàn)裝置整體的小型化。

在此基礎(chǔ)上，本申請技術(shù)方案由于在第1以及第2控制基板之間存在以與第1以及第2主要區(qū)域在俯視觀察時重疊的方式插入的絕緣件，從而至少能夠?qū)⒌?以及第2控制主要部之間通過絕緣件進(jìn)行絕緣，因此起到確保第1以及第2控制電路之間的高絕緣性能的效果。

本發(fā)明的目的、特征、方案以及優(yōu)點通過下面的詳細(xì)說明和附圖而變得更清楚。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造的說明圖。

圖2是表示圖1的上下橋臂控制基板之間的俯視構(gòu)造的俯視圖。

圖3是表示形成于上橋臂控制基板的控制電路部和形成于小型功率模塊內(nèi)的橋臂部的具體例的說明圖。

圖4是表示本發(fā)明的實施方式2的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造的說明圖。

圖5是示意性地表示上下橋臂控制基板各自與橋臂控制端子之間的連接關(guān)系的說明圖。

圖6是表示將上下橋臂內(nèi)置的上述以往的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例的斜視圖。

具體實施方式

＜前提技術(shù)＞

圖6是表示將上下橋臂內(nèi)置的上述以往的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)例的斜視圖。如該圖所示，在將具有上橋臂部以及下橋臂部的逆變器部內(nèi)置的半導(dǎo)體模塊80的表面之上，上橋臂控制電路81以及下橋臂控制電路82是在電路81、82之間隔著絕緣區(qū)域83而形成的。上橋臂控制電路81是用于上橋臂部的控制電路，下橋臂控制電路82是用于下橋臂部的控制電路。此外，高壓側(cè)橋臂部即上橋臂部具有被施加高電壓VH的P端子作為外部端子，低壓側(cè)橋臂部即下橋臂部具有被施加低電壓VL(＜VH)的N端子作為外部端子。由在圖6示出的半導(dǎo)體模塊80、上橋臂控制電路81、下橋臂控制電路82以及絕緣區(qū)域83能夠得到成為IPM(Intelligent Power Module)的半導(dǎo)體裝置。

特別是，在作為高電壓、大電流的電力用功率模塊而構(gòu)成具有帶上下橋臂的逆變器部的半導(dǎo)體裝置的情況下，連同通斷電涌在內(nèi)，需要確保上橋臂部、下橋臂部之間的絕緣耐壓，因此，如圖6所示必須在上橋臂控制電路81以及下橋臂控制電路82之間也設(shè)置絕緣區(qū)域83。

其結(jié)果，存在下述問題，即，由于半導(dǎo)體模塊80的表面積的縮小化產(chǎn)生極限，因此不能實現(xiàn)裝置整體的小型化。在下面敘述的實施方式解決了該問題。

＜實施方式1＞

圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造的說明圖，圖2是表示在圖1中示出的上橋臂控制基板1A、下橋臂控制基板2A之間的俯視構(gòu)造的俯視圖。此外，在圖1中，將實施方式1的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造以組裝工序圖形式示出，在圖1以及圖2分別示出XYZ正交坐標(biāo)系。

小型功率模塊4A(半導(dǎo)體模塊)在內(nèi)部具有未圖示的作為高壓側(cè)橋臂部的上橋臂部以及作為低壓側(cè)橋臂部的下橋臂部(第1以及第2部分電路部)。上橋臂部以及下橋臂部分別具有IGBT等功率半導(dǎo)體元件，由上橋臂部以及下橋臂部的組合構(gòu)成一個單位的逆變器部。小型功率模塊4A構(gòu)成為，還從小型功率模塊4A的內(nèi)側(cè)在表面之上凸出地形成有用于上橋臂部的上橋臂控制端子C11～C14以及用于下橋臂部的下橋臂控制端子C21～C24。

在小型功率模塊4A的表面之上，存在于前方(+Y方向)的上橋臂控制端子C11～C14沿從中央部朝向角部的右方向(+X方向)按C11、C12、C13及C14的順序(外部端子配置順序)進(jìn)行配置。

在小型功率模塊4A的表面之上，存在于后方(－Y方向)的下橋臂控制端子C21～C24沿從中央部朝向角部的左方向(－X方向)按C21、C22、C23及C24的順序(外部端子配置順序)進(jìn)行配置。

如上所述，在小型功率模塊4A的表面之上，上橋臂控制端子C11～C14配置于前方右側(cè)(+Y方向以及+X方向側(cè))，下橋臂控制端子C21～C24配置于后方左側(cè)(－Y方向以及－X方向側(cè))。即，上橋臂控制端子C11～C14以及下橋臂控制端子C21～C24具有如下位置關(guān)系(第1外部端子位置關(guān)系)，即，在小型功率模塊4A的表面之上，分離配置在俯視觀察時彼此相對的端部、且設(shè)置于對角位置。

在小型功率模塊4A的表面之上，按下橋臂控制基板2A、絕緣件3以及上橋臂控制基板1A的順序?qū)盈B地配置下橋臂控制基板2A、絕緣件3以及上橋臂控制基板1A。

上橋臂控制基板1A具有上橋臂主要區(qū)域10、上橋臂凸起區(qū)域11以及上橋臂凸起區(qū)域12。上橋臂主要區(qū)域10占據(jù)上橋臂控制基板1A的除了上橋臂凸起區(qū)域11以及上橋臂凸起區(qū)域12以外的大部分的區(qū)域。上橋臂凸起區(qū)域11從上橋臂主要區(qū)域10向圖中前方(+Y方向)凸出，形成于圖中前端右側(cè)(+Y方向以及+X方向側(cè))，上橋臂凸起區(qū)域12從上橋臂主要區(qū)域10向圖中右方向凸出，形成于圖中右端中央部。

而且，在上橋臂主要區(qū)域10形成用于上橋臂部的上橋臂控制電路的主要部分(未圖示，下面簡記作“上橋臂控制主要部”(第1控制主要部))，在上橋臂凸起區(qū)域11的表面之上形成與上橋臂控制端子C11～C14電連接的上橋臂部件D11～D14(第1電路部件)。上橋臂凸起區(qū)域12是用于連接外部電源以及外部信號的區(qū)域。

如上所述，形成于上橋臂控制基板1A的上橋臂控制電路包含上橋臂控制主要部以及上橋臂部件D11～D14而構(gòu)成。此外，上橋臂控制主要部形成于上橋臂主要區(qū)域10的表面以及背面中的至少一個面之上。另外，上橋臂部件D11～D14也可以形成于上橋臂凸起區(qū)域11的背面之上。

下橋臂控制基板2A具有下橋臂主要區(qū)域20、下橋臂凸起區(qū)域21以及下橋臂凸起區(qū)域22。下橋臂主要區(qū)域20占據(jù)下橋臂控制基板2A的除了下橋臂凸起區(qū)域21以及下橋臂凸起區(qū)域22之外的大部分的區(qū)域。下橋臂凸起區(qū)域21從下橋臂主要區(qū)域20向圖中后方(－Y方向)凸出，形成于圖中后端左側(cè)(－Y方向以及－X方向側(cè))，下橋臂凸起區(qū)域22從下橋臂主要區(qū)域20向圖中左方向凸出，形成于圖中左端中央部。

如上述，在前端右側(cè)凸出地形成的上橋臂凸起區(qū)域11和在后端左側(cè)凸出地形成的下橋臂凸起區(qū)域21具有分離配置在俯視觀察時彼此相對的端部、且成為對角位置關(guān)系的凸起區(qū)域相對位置關(guān)系。

而且，在下橋臂主要區(qū)域20形成用于下橋臂部的下橋臂控制電路的主要部分(未圖示，下面簡記作“下橋臂控制主要部”(第2控制主要部))，在下橋臂凸起區(qū)域21的表面之上形成與下橋臂控制端子C21～C24電連接的下橋臂部件D21～D24(第2電路部件)。下橋臂凸起區(qū)域22是用于連接外部電源以及外部信號的區(qū)域。

這樣，形成于下橋臂控制基板2A的下橋臂控制電路包含下橋臂控制主要部以及下橋臂部件D21～D24而構(gòu)成。此外，下橋臂控制主要部形成于下橋臂主要區(qū)域20的表面以及背面中的至少一個面之上。另外，下橋臂部件D21～D24也可以形成于下橋臂凸起區(qū)域21的背面之上。

圖3是表示在上橋臂控制基板1A(下橋臂控制基板2A)的表面之上、背面之上形成的、或者在表面之上以及背面之上雙方形成的控制電路部50、和在小型功率模塊4A內(nèi)形成的橋臂部60的具體例的說明圖?？刂齐娐凡?0相當(dāng)于在上橋臂控制基板1A以及下橋臂控制基板2A各自形成的上橋臂控制電路或者下橋臂控制電路，橋臂部60相當(dāng)于上橋臂部或者下橋臂部。

如該圖所示，控制電路部50具有：電路部件組55，其由柵極電阻51、電流傳感輸入電阻52、片式電感器53、54構(gòu)成；以及主要電路部58，其由柵極驅(qū)動電路56以及保護(hù)電路57構(gòu)成。因此，上橋臂部件D11～D14以及下橋臂部件D21～D24與電路部件組55相對應(yīng)，上橋臂控制主要部以及下橋臂控制主要部與控制電路部58相對應(yīng)。

另一方面，橋臂部60具有作為功率半導(dǎo)體元件的IGBT 61以及溫度傳感二極管66。利用下述配線等能夠構(gòu)成一個單位的逆變器部，即，將與上橋臂部相當(dāng)?shù)臉虮鄄?0的IGBT 61、與下橋臂部相當(dāng)?shù)臉虮鄄?0的IGBT 61串聯(lián)連接，將被施加高電壓VH的P端子與上橋臂部(高壓側(cè)橋臂部)的IGBT 61的集電極連接，將被施加低電壓VL(＜VH)的N端子與下橋臂部(低壓側(cè)橋臂部)的IGBT 61的發(fā)射極連接的配線等。溫度傳感二極管66設(shè)置為用于檢測芯片溫度。

從柵極驅(qū)動電路56將輸出信號作為用于IGBT 61的控制信號S51經(jīng)由柵極電阻51而施加至IGBT 61的柵極電極。從IGBT 61的主要發(fā)射極端子E1得到的信號施加至柵極驅(qū)動電路56。從IGBT 61的電流傳感用發(fā)射極端子E2得到的控制信號S52經(jīng)由電流傳感輸入電阻52施加至保護(hù)電路57。

保護(hù)電路57經(jīng)由片式電感器53與溫度傳感二極管66的陽極電連接，經(jīng)由片式電感器54與溫度傳感二極管66的陰極電連接。片式電感器53、溫度傳感二極管66的陽極之間的信號成為控制信號S53，片式電感器54、溫度傳感二極管66的陰極之間的信號成為控制信號S54。

保護(hù)電路57基于控制信號S52～S54，對橋臂部60的溫度、IGBT 61的發(fā)射極電流量進(jìn)行識別，在橋臂部60的過電流、過熱等檢測出異常時進(jìn)行IGBT 61的保護(hù)動作。作為保護(hù)動作，想到使柵極驅(qū)動電路56進(jìn)行驅(qū)動，向IGBT 61的柵極電極輸出對斷開進(jìn)行指示的控制信號S51等的動作。

在上述結(jié)構(gòu)中，上橋臂部件D11～D14(下橋臂部件D21～D24)分別與柵極電阻51、電流傳感輸入電阻52、片式電感器53以及54中的任意者相當(dāng)，用于對在控制信號線SL1～SL4之上傳輸?shù)目刂菩盘朣51～S54進(jìn)行收發(fā)的橋臂部60側(cè)的控制端子(圖3中未圖示)與上橋臂控制端子C11～C14(下橋臂控制端子C21～C24)相當(dāng)。此外，控制信號線SL1～SL4設(shè)置于上橋臂控制端子C11～C14(下橋臂控制端子C21～C24)的近處，使兩者的通過焊料等進(jìn)行的電連接變得容易。

返回至圖1以及圖2，上橋臂控制基板1A和下橋臂控制基板2A以相同構(gòu)造的基板構(gòu)成，具有下述位置關(guān)系(第1控制基板位置關(guān)系)，即，在以上橋臂主要區(qū)域10的中心附近為軸而使上橋臂控制基板1A沿圖中的水平方向(在XY平面之上)旋轉(zhuǎn)180度的狀態(tài)下，下橋臂控制基板2A配置于小型功率模塊4A之上。

而且，在上橋臂控制基板1A以及下橋臂控制基板2A之間，上橋臂主要區(qū)域10與下橋臂主要區(qū)域20、上橋臂凸起區(qū)域11與下橋臂凸起區(qū)域21、上橋臂凸起區(qū)域12與下橋臂凸起區(qū)域22一對一地對應(yīng)。

如圖1以及圖2所示，絕緣件3配置為與上橋臂控制基板1A的上橋臂主要區(qū)域10以及下橋臂控制基板2A的下橋臂主要區(qū)域20至少在俯視觀察時重疊。另外，上橋臂主要區(qū)域10以及下橋臂主要區(qū)域20之間也具有在俯視觀察時大部分重疊的位置關(guān)系。

另一方面，上橋臂控制基板1A的上橋臂凸起區(qū)域11以及上橋臂凸起區(qū)域12以與絕緣件3以及下橋臂控制基板2A在俯視觀察時不重疊，上部露出的狀態(tài)凸出。相同地，下橋臂控制基板2A的下橋臂凸起區(qū)域21以及下橋臂凸起區(qū)域22以與絕緣件3以及上橋臂控制基板1A在俯視觀察時不重疊，上部露出的狀態(tài)凸出。

如圖1所示，配置為，在下橋臂控制基板2A的下橋臂主要區(qū)域20的四角設(shè)置的帶螺釘用通孔墊片23、在絕緣件3的四角設(shè)置的螺釘用通孔33、以及在上橋臂控制基板1A的上橋臂主要區(qū)域10的四角設(shè)置的螺釘用通孔13在俯視觀察時與在小型功率模塊4A的表面之上以成為矩形的各頂點的位置關(guān)系設(shè)置的4個螺釘固定用襯套43對齊。而且，從上橋臂控制基板1A的上方利用4個螺釘6將螺釘用通孔13、33以及帶螺釘用通孔墊片23的通孔貫穿，螺合至螺釘固定用襯套43的固定孔，由此能夠?qū)⑾聵虮劭刂苹?A、絕緣件3以及上橋臂控制基板1A共同緊固固定于小型功率模塊4A之上。其結(jié)果，能夠得到作為由上橋臂控制基板1A、下橋臂控制基板2A、絕緣件3以及小型功率模塊4A構(gòu)成的IPM的半導(dǎo)體裝置。

此時，如圖2所示，小型功率模塊4A的上橋臂控制端子C11～C14將設(shè)置于上橋臂凸起區(qū)域11的控制端子用通孔H11～H14貫穿，并且小型功率模塊4A的下橋臂控制端子C21～C24將設(shè)置于下橋臂凸起區(qū)域21的控制端子用通孔H21～H24貫穿。其結(jié)果，上橋臂控制端子C11～C14的前端區(qū)域在上橋臂凸起區(qū)域11之上凸出地配置，下橋臂控制端子C21～C24的前端區(qū)域在下橋臂凸起區(qū)域21之上凸出地配置。

而且，通過軟釬焊等進(jìn)行橋臂控制端子C11～C14和上橋臂部件D11～D14(與該上橋臂部件D11～D14的端子電連接的控制信號線)的電連接、以及下橋臂控制端子C21～C24和下橋臂部件D21～D24的電連接。

此外，設(shè)置于絕緣件3的螺釘用通孔33以供下橋臂控制基板2A之上的帶螺釘用通孔墊片23貫穿的大小形成，由于該帶螺釘用通孔墊片23的存在，在通過上述的螺釘6進(jìn)行共同緊固時，能夠防止向在上橋臂控制基板1A的背面(下面)形成的(電子)部件和下橋臂控制基板2A的表面(上面)的部件施加的壓力。

如圖2中所示，關(guān)于絕緣件3與上橋臂控制基板1A以及下橋臂控制基板2A之間的關(guān)系，絕緣件3以與上橋臂主要區(qū)域10以及上橋臂凸起區(qū)域11在俯視觀察時重疊、與上橋臂凸起區(qū)域11以及上橋臂凸起區(qū)域12和下橋臂凸起區(qū)域21以及下橋臂凸起區(qū)域22在俯視觀察時不重疊的形狀以及方式，插入于上橋臂控制基板1A、下橋臂控制基板2A之間。

如上述，絕緣件3呈充分地確保上橋臂控制基板1A(上橋臂主要區(qū)域10)和下橋臂控制基板2A(下橋臂主要區(qū)域20)之間的絕緣沿面(距離)的外形。

上橋臂部件D11～D14以及下橋臂部件D21～D24如上述那樣，是柵極用電阻、片式電感器等應(yīng)配置于上橋臂部以及下橋臂部的控制端子近處的、用于上橋臂控制電路以及下橋臂控制電路的電路部件。通過將上述上橋臂部件D11～D14以及下橋臂部件D21～D24配置于與絕緣件3不發(fā)生干涉的上橋臂凸起區(qū)域11以及下橋臂凸起區(qū)域21之上，從而如后述那樣，組裝后的(表示電阻值、電感等電氣特性的)乘數(shù)的變更等變得容易。

實施方式1中的上橋臂控制基板1A以及下橋臂控制基板2A(第1以及第2控制基板)的上橋臂主要區(qū)域10以及下橋臂主要區(qū)域20(第1以及第2主要區(qū)域)配置為，與絕緣件3在俯視觀察時重疊。因此，以上橋臂主要區(qū)域10以及下橋臂主要區(qū)域20的大部分在俯視觀察時重疊的方式，層疊上橋臂控制基板1A以及下橋臂控制基板2A，其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)上橋臂控制基板1A以及下橋臂控制基板2A的占有面積的縮小化，實現(xiàn)裝置整體的小型化。

在此基礎(chǔ)上，實施方式1由于在上橋臂控制基板1A以及下橋臂控制基板2A之間存在以與上橋臂主要區(qū)域10以及下橋臂主要區(qū)域20在俯視觀察時重疊的方式配置的絕緣件3，從而至少能夠?qū)⑸蠘虮劭刂浦饕恳约跋聵虮劭刂浦饕恐g通過絕緣件3進(jìn)行絕緣，因此實現(xiàn)下述效果，即，確保在上橋臂控制電路以及下橋臂控制電路之間具有高絕緣耐性的絕緣性能。

并且，上橋臂凸起區(qū)域11以及下橋臂凸起區(qū)域21成為彼此在俯視觀察時不重疊、且分別與絕緣件3在俯視觀察時也不重疊、表面露出的狀態(tài)，因此，能夠比較簡單地進(jìn)行形成于上橋臂凸起區(qū)域11以及下橋臂凸起區(qū)域21的表面之上的上橋臂部件D11～D14以及下橋臂部件D21～D24的配置以及置換等組裝工序。其結(jié)果，實施方式1的半導(dǎo)體裝置通過對指示出上橋臂部件D11～D14以及下橋臂部件D21～D24的電氣特性的乘數(shù)進(jìn)行變更，從而能夠以滿足通斷電涌降低等用戶使用條件的方式適當(dāng)變更上橋臂控制電路以及下橋臂控制電路的動作特性，比較容易地實現(xiàn)多種動作特性。

并且，能夠使用相同的基板作為上橋臂控制基板1A以及下橋臂控制基板2A，與之相應(yīng)地，實現(xiàn)上橋臂控制基板1A以及下橋臂控制基板2A的制造成本的降低化，由此能夠?qū)崿F(xiàn)裝置整體的低成本化。

另外，實施方式1的半導(dǎo)體裝置的上橋臂控制端子C11～C14以及下橋臂控制端子C21～C24(第1以及第2外部端子)具有在小型功率模塊4A的表面之上分離地設(shè)置在俯視觀察時彼此相對的端部的第1外部端子位置關(guān)系。

另一方面，上橋臂控制基板1A以及下橋臂控制基板2A之間整體的平面形狀彼此相同，具有相對于一方的基板使另一方的基板沿水平方向(由XY平面規(guī)定的方向)旋轉(zhuǎn)180度的第1控制基板位置關(guān)系。

在具有上述第1控制基板位置關(guān)系的上橋臂控制基板1A以及下橋臂控制基板2A形成的上橋臂凸起區(qū)域11以及下橋臂凸起區(qū)域21如前述那樣，具有分離配置在俯視觀察時彼此相對的端部、且呈對角的凸起區(qū)域相對位置關(guān)系。即，如圖2所示，上橋臂凸起區(qū)域11在俯視觀察時配置于前端右側(cè)(+Y、+X方向側(cè))，下橋臂凸起區(qū)域21在俯視觀察時配置于后端左側(cè)(－Y、－X方向側(cè))。

因此，上橋臂控制端子C11～C14以及下橋臂控制端子C21～C24具有在小型功率模塊4A之上分離配置在俯視觀察時彼此相對的端部、且呈對角的上述第1外部端子位置關(guān)系，由此成為與上述凸起區(qū)域相對位置關(guān)系相吻合的位置關(guān)系。其結(jié)果，能夠比較簡單地進(jìn)行上橋臂控制端子C11～C14以及下橋臂控制端子C21～C24與在上橋臂凸起區(qū)域11以及下橋臂凸起區(qū)域21設(shè)置的上橋臂部件D11～D14以及下橋臂部件D21～D24的電連接，因此能夠?qū)崿F(xiàn)制造成本的降低化。

這樣，就實施方式1的半導(dǎo)體裝置而言，提供下述的上橋臂控制基板1A以及下橋臂控制基板2A，該上橋臂控制基板1A以及下橋臂控制基板2A在對角具有上下橋臂控制端子(C11～C14、C21～C24)的小型2in1模塊即小型功率模塊4A之上能夠以實現(xiàn)小型化的形式安裝。

另外，在小型功率模塊4A內(nèi)，上橋臂部以及下橋臂部(第1以及第2部分電路部)構(gòu)成單相用的一個單位的逆變器部。因此，實施方式1的半導(dǎo)體裝置能夠以成為IPM的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)裝置的縮小化、上橋臂控制電路以及下橋臂控制電路之間的絕緣性能的改善，該IPM內(nèi)置有一個單位的逆變器部和其控制電路(上橋臂控制電路以及下橋臂控制電路)。

＜實施方式2＞

圖4是表示本發(fā)明的實施方式2的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造的說明圖。在圖4中將實施方式2的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造以組裝工序圖形式示出。圖4中示出XYZ正交坐標(biāo)系。此后，對于與圖1以及圖2所示的實施方式1的半導(dǎo)體裝置相同的構(gòu)造以及功能，為了便于說明，標(biāo)注相同的標(biāo)號，適當(dāng)?shù)厥÷哉f明。

小型功率模塊4B(半導(dǎo)體模塊)在內(nèi)部具有作為高壓側(cè)橋臂部的上橋臂部以及作為低壓側(cè)橋臂部的下橋臂部(第1以及第2部分電路部)，從小型功率模塊4B的內(nèi)側(cè)向外側(cè)凸出地形成有用于上橋臂部的上橋臂控制端子C31～C34以及用于下橋臂部的下橋臂控制端子C41～C44。

在小型功率模塊4B的表面之上存在于后方(－Y方向)的上橋臂控制端子C31～C34沿從角部朝向中央部的方向(－X方向；第1方向)而按C31、C32、C33及C34的順序(外部端子配置順序)進(jìn)行配置。

在小型功率模塊4B的表面之上存在于后方的下橋臂控制端子C41～C44沿從中央部朝向角部的方向(－X方向；第1方向)而按C41、C42、C43及C44的順序(外部端子配置順序)進(jìn)行配置。

這樣，在小型功率模塊4B的表面之上，上橋臂控制端子C31～C34配置于后端右側(cè)(－Y方向以及+X方向側(cè))，下橋臂控制端子C41～C44配置于后端左側(cè)(－Y方向以及－X方向側(cè))。即，上橋臂控制端子C31～C34以及下橋臂控制端子C41～C44具有在小型功率模塊4B之上不重疊地設(shè)置于俯視觀察時彼此為相同方向(－Y方向)的端部的位置關(guān)系(第2外部端子位置關(guān)系)。

在小型功率模塊4B的表面之上，按下橋臂控制基板2B、絕緣件3以及上橋臂控制基板1B的順序?qū)盈B地配置下橋臂控制基板2B、絕緣件3以及上橋臂控制基板1B。此外，上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B都是僅在表面之上安裝有電路的單面安裝基板。

上橋臂控制基板1B具有上橋臂主要區(qū)域15、上橋臂凸起區(qū)域16以及上橋臂凸起區(qū)域17。上橋臂主要區(qū)域15占據(jù)上橋臂控制基板1B的除了上橋臂凸起區(qū)域16以及上橋臂凸起區(qū)域17以外的大部分的區(qū)域。上橋臂凸起區(qū)域16從上橋臂主要區(qū)域15向圖中后方(－Y方向)凸出地形成于圖中后端右側(cè)(－Y方向以及+X方向)，上橋臂凸起區(qū)域17從上橋臂主要區(qū)域15向圖中右方向凸出地形成于圖中右端中央部。

在上橋臂主要區(qū)域15的表面之上形成用于上橋臂部的上橋臂控制電路的主要部分(未圖示，下面簡記作“上橋臂控制主要部”(第1控制主要部))，在上橋臂凸起區(qū)域16的表面(上面)之上形成與上橋臂控制端子C31～C34電連接的上橋臂部件D31～D34(第1電路部件)。另外，上橋臂凸起區(qū)域17是用于連接外部電源以及外部信號的區(qū)域。

這樣，形成于上橋臂控制基板1B的上橋臂控制電路包含上橋臂控制主要部以及上橋臂部件D31～D34而構(gòu)成。上橋臂部件D31～D34沿圖中左方向(－X方向；第1方向)而按D31、D32、D33、D34的順序配置。

下橋臂控制基板2B具有下橋臂主要區(qū)域25、下橋臂凸起區(qū)域26以及下橋臂凸起區(qū)域27。下橋臂主要區(qū)域25占據(jù)下橋臂控制基板2B的除了下橋臂凸起區(qū)域26以及下橋臂凸起區(qū)域27以外的大部分的區(qū)域。下橋臂凸起區(qū)域26從下橋臂主要區(qū)域25向圖中后方(－Y方向)凸出地形成于圖中后端左側(cè)(－Y方向以及－X方向側(cè))，下橋臂凸起區(qū)域27從下橋臂主要區(qū)域25向圖中左方向凸出地形成于圖中左端中央部。

在下橋臂主要區(qū)域25形成用于下橋臂部的下橋臂控制電路的主要部分(未圖示，下面簡記作“下橋臂控制主要部”(第2控制主要部))，在下橋臂凸起區(qū)域26的表面(下面)之上形成與下橋臂控制端子C41～C44電連接的下橋臂部件D41～D44(第2電路部件)。另外，下橋臂凸起區(qū)域27是用于連接外部電源以及外部信號的區(qū)域。

這樣，形成于下橋臂控制基板2B的下橋臂控制電路包含下橋臂控制主要部以及下橋臂部件D41～D44而構(gòu)成。設(shè)置于下橋臂控制基板2B的表面(下面)的下橋臂部件D41～D44沿圖中右方向(+X方向)而按D41、D42、D43、D44的順序配置。因此，在使下橋臂控制基板2B的表面處于上方地配置于小型功率模塊4B之上的情況下，下橋臂部件D41～D44沿圖中左方向(－X方向；第1方向)按D41、D42、D43、D44的順序配置。

此外，關(guān)于上橋臂部件D31～D34和下橋臂部件D41～D44之間的關(guān)系，上橋臂部件D3i(i＝1～4的任意者)和下橋臂部件D4i成為電氣特性值即乘數(shù)相同的同種的部件(柵極電阻、平衡電阻、片上傳感器輸入輸出用部件、片式電感器、用于連接的0Ω電阻等)。因此，上橋臂部件D31～D34以及下橋臂部件D41～D44都是在上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B的表面之上按共通的電路部件配置順序沿左方向(第1方向)而配置的。

上橋臂控制基板1B和下橋臂控制基板2B是相同構(gòu)造的基板、即包含上橋臂部件D31～D34以及下橋臂部件D41～D44的配置在內(nèi)的整體的平面形狀彼此相同，具有彼此的表背面以相反的關(guān)系配置于小型功率模塊4B之上的位置關(guān)系(第2控制基板位置關(guān)系)。具體而言，配置為上橋臂控制基板1B的表面處于上方(+Z方向)。另一方面，下橋臂控制基板2B是按照從上橋臂控制基板1B的狀態(tài)起以沿Y方向延伸的假想旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)180度的狀態(tài)進(jìn)行配置的，其結(jié)果，配置為下橋臂控制基板2B的表面處于下方(－Z方向)。

而且，在上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B之間，上橋臂主要區(qū)域15與下橋臂主要區(qū)域25、上橋臂凸起區(qū)域16與下橋臂凸起區(qū)域26、上橋臂凸起區(qū)域17與下橋臂凸起區(qū)域27一對一地對應(yīng)。

如圖4所示，絕緣件3配置為與上橋臂控制基板1B的上橋臂主要區(qū)域15以及下橋臂控制基板2B的下橋臂主要區(qū)域25在俯視觀察時重疊。

另一方面，上橋臂控制基板1B的上橋臂凸起區(qū)域16以及上橋臂凸起區(qū)域17以與絕緣件3以及下橋臂控制基板2B在俯視觀察時不重疊，上部的表面露出的狀態(tài)凸出。同樣地，下橋臂控制基板2B的下橋臂凸起區(qū)域26以及下橋臂凸起區(qū)域27以與絕緣件3以及上橋臂控制基板1B在俯視觀察時不重疊，上部的背面露出的狀態(tài)凸出。

如圖4所示，與實施方式1同樣地，從上橋臂控制基板1B的上方通過4個螺釘6將螺釘用通孔13、33以及帶螺釘用通孔墊片23的通孔貫穿，螺合至螺釘固定用襯套43的固定孔，由此能夠在小型功率模塊4B之上對下橋臂控制基板2B、絕緣件3以及上橋臂控制基板1B進(jìn)行共同緊固固定。

在共同緊固固定之后，與實施方式1同樣地，使上橋臂控制端子C31～C34貫穿在上橋臂凸起區(qū)域16設(shè)置的控制端子用通孔，并且使下橋臂控制端子C41～C44貫穿在下橋臂凸起區(qū)域26設(shè)置的控制端子用通孔。其結(jié)果，上橋臂控制端子C31～C34的前端區(qū)域在上橋臂凸起區(qū)域16之上凸出地配置，下橋臂控制端子C41～C44的前端區(qū)域在下橋臂凸起區(qū)域26之上凸出地配置。

而且，通過軟釬焊等進(jìn)行橋臂控制端子C31～C34和上橋臂部件D31～D34(與該上橋臂部件D31～D34的端子電連接的控制信號線)之間的電連接以及下橋臂控制端子C41～C44和下橋臂部件D41～D44之間的電連接。

絕緣件3以下述形狀以及方式插入于上橋臂控制基板1B、下橋臂控制基板2B之間，即，就與上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B之間的關(guān)系而言，絕緣件3與上橋臂主要區(qū)域15以及上橋臂凸起區(qū)域16在俯視觀察時重疊，與上橋臂凸起區(qū)域16以及上橋臂凸起區(qū)域17、下橋臂凸起區(qū)域26以及下橋臂凸起區(qū)域27在俯視觀察時不重疊。

如上述，絕緣件3呈現(xiàn)充分地確保上橋臂控制基板1B(上橋臂主要區(qū)域15)和下橋臂控制基板2B(下橋臂主要區(qū)域25)之間的絕緣沿面的外形。

此外，上橋臂部件D31～D34以及下橋臂部件D41～D44與上橋臂部件D11～D14以及下橋臂部件D21～D24同樣地，是柵極用電阻、片式電感器等應(yīng)配置于上橋臂部以及下橋臂部的控制端子近處的電路部件。

通常對于在功率模塊內(nèi)構(gòu)成逆變器部的IGBT等半導(dǎo)體元件，上下橋臂都使用相同的半導(dǎo)體元件，因此上下橋臂部的控制端子的排列為相同的順序。即，關(guān)于小型功率模塊4B的沿左方向(－X方向)而配置的上橋臂控制端子C31～C34以及下橋臂控制端子C41～C44，上橋臂控制端子C3i(i＝1～4的任意者)和下橋臂控制端子C4i為對相同性質(zhì)的控制信號進(jìn)行收發(fā)的彼此同種的端子。其結(jié)果，上橋臂控制端子C31～C34以及下橋臂控制端子C41～C44在小型功率模塊4B的表面之上按共通的外部端子配置順序沿左方向(第1方向)而配置。

另一方面，上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B具有彼此表背調(diào)換的上述第2控制基板位置關(guān)系，因此需要與上橋臂控制端子C31～C34以及下橋臂控制端子C41～C44的排列相吻合。

圖5是示意性地表示上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B各自與橋臂控制端子C31～C34之間的連接關(guān)系的說明圖。在圖5中，假定將上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B的表面都配置于上方，示出設(shè)置于表面之上的上橋臂部件D31～D34以及下橋臂部件D41～D44與上橋臂控制端子C31～C34之間的連接關(guān)系。

在該圖中，控制信號S1～S4是上橋臂控制電路或者下橋臂控制電路所收發(fā)的控制信號，與在圖3中將控制電路部50作為上橋臂控制電路或者下橋臂控制電路、將橋臂部60作為上橋臂部或者下橋臂部的情況下的控制信號S51～S54相當(dāng)。

另外，控制信號線SL11～SL14是與上橋臂控制端子C31～C34之間進(jìn)行控制信號S1～S4的收發(fā)的、來自上橋臂控制電路的控制信號線，與在圖3中將控制電路部50作為上橋臂控制電路、將橋臂部60作為上橋臂部的情況下的控制信號線SL1～SL4相當(dāng)。

相同地，控制信號線SL21～SL24是假想為與將下橋臂控制基板2B的表面配置于上方的情況下的上橋臂控制端子C31～C34進(jìn)行控制信號S1～S4的收發(fā)的情況時的、來自下橋臂控制電路的控制信號線，與在圖3中將控制電路部50作為下橋臂控制電路、將橋臂部60作為下橋臂部的情況下的控制信號線SL1～SL4相當(dāng)。

首先，說明上橋臂控制端子C31～C34和上橋臂部件D31～D34之間的連接關(guān)系。

上橋臂控制基板1B的表面配置于上方，控制信號線SL11～SL14以經(jīng)由上橋臂部件D31～D34與上橋臂控制端子C31～C34連接的正序方式進(jìn)行配線。

因此，上橋臂控制基板1B配置為，在以上方作為表面的上橋臂控制基板1B的表面之上形成的上橋臂部件D31～D34和上橋臂控制端子C31～C34經(jīng)由控制信號線SL11～SL14電連接。

接著，說明上橋臂控制端子C31～C34和下橋臂部件D41～D44之間的假想連接關(guān)系。

在假想為下橋臂控制基板2B的表面配置于上方的情況下，控制信號線SL21～SL24以經(jīng)由下橋臂部件D41～D44與下橋臂控制端子C34～C31連接的逆序方式進(jìn)行配線。

另一方面，在以下方作為表面的上橋臂控制基板1B的表面之上形成的下橋臂部件D41～D44和下橋臂控制端子C41～C44具有俯視觀察時的配置順序相反的位置關(guān)系。即，下橋臂控制端子C41～C44沿左方向(－X方向)而按C41、C42、C43、C44的順序配置，與此相對，下橋臂部件D41～D44沿右方向(+X方向)而按D41、D42、D43、D44的順序配置。

然而，如上述，控制信號線SL21～SL24與上橋臂控制端子C31～C34以逆序方式進(jìn)行配線，因此，其結(jié)果成為下橋臂部件D41～D44和下橋臂控制端子C41～C44經(jīng)由控制信號線SL21～SL24電連接的位置關(guān)系。

即，如圖5所示，以經(jīng)由控制信號線SL21～SL24將下橋臂部件D41～D44和下橋臂控制端子C41～C44電連接的方式，將下橋臂控制基板2B配置于小型功率模塊4B之上。

實施方式2中的上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B(第1以及第2控制基板)的上橋臂主要區(qū)域15以及下橋臂主要區(qū)域25(第1以及第2主要區(qū)域)配置為與絕緣件3在俯視觀察時重疊。因此，以上橋臂主要區(qū)域15以及下橋臂主要區(qū)域25的大部分在俯視觀察時重疊的方式，層疊上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B，其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B的占有面積的縮小化，實現(xiàn)裝置整體的小型化。

在此基礎(chǔ)上，在實施方式2中由于在上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B之間存在配置為與上橋臂主要區(qū)域15以及下橋臂主要區(qū)域25在俯視觀察時重疊的絕緣件3，從而與實施方式1同樣地，能夠確保上橋臂控制電路以及下橋臂控制電路之間的高絕緣性能。

并且，上橋臂凸起區(qū)域16以及下橋臂凸起區(qū)域26成為彼此在俯視觀察時不重疊、且分別與絕緣件3在俯視觀察時重疊、上方露出的狀態(tài)，因此與實施方式1同樣地，能夠比較容易地實現(xiàn)具有多種動作特性的上橋臂控制電路以及下橋臂控制電路。

在此基礎(chǔ)上，能夠使用相同的基板作為上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B，與之相應(yīng)地，實現(xiàn)上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B的制造成本的降低化，由此能夠?qū)崿F(xiàn)裝置整體的低成本化。

另外，在實施方式2中，上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B彼此的表背面調(diào)換，將上橋臂凸起區(qū)域16以及下橋臂凸起區(qū)域26(第1以及第2凸起區(qū)域)配置于相同方向(后端部)。即，上橋臂凸起區(qū)域16以及下橋臂凸起區(qū)域26具有凸起區(qū)域相同方向位置關(guān)系，即，在上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B處，在俯視觀察為相同方向的端部，該上橋臂凸起區(qū)域16以及下橋臂凸起區(qū)域26以彼此在俯視觀察時不重疊的方式設(shè)置。

而且，上橋臂控制端子C31～C34以及下橋臂控制端子C41～C44具有第2外部端子位置關(guān)系，由此，成為與上述凸起區(qū)域相同方向位置關(guān)系相吻合的位置關(guān)系，其中，該第2外部端子位置關(guān)系是指，在小型功率模塊4B的表面之上，在俯視觀察時彼此為相同方向的端部，上橋臂控制端子C31～C34以及下橋臂控制端子C41～C44以彼此在俯視觀察時不重疊的方式設(shè)置。其結(jié)果，能夠通過比較簡單地進(jìn)行上橋臂控制端子C31～C34以及下橋臂控制端子C41～C44與設(shè)置于上橋臂凸起區(qū)域16以及下橋臂凸起區(qū)域26的上橋臂部件D31～D34以及下橋臂部件D41～D44的電連接，由此實現(xiàn)制造成本的降低。

在此基礎(chǔ)上，上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B都是僅在表面之上安裝了電路的單面安裝基板，并且，上橋臂控制基板1B的背面為下方、下橋臂控制基板2B的背面為上方，上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B的背面都配置于絕緣件3側(cè)。因此，在上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B各自與絕緣件3之間無需確保構(gòu)成控制電路的部件的空間，與之相應(yīng)地，實現(xiàn)裝置的高度方向的尺寸削減，從而能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化。

此外，如上述，上橋臂控制基板1B的背面為下方、下橋臂控制基板2B的背面為上方，因此無需設(shè)置用于降低共同緊固時的壓力的帶螺釘用通孔墊片23，也可以取代帶螺釘用通孔墊片23而形成與螺釘用通孔13相同的通孔。

并且，下橋臂部件D41～D44(N(＝4)個第2電路部件)具有在下橋臂控制基板2B的表面之上以與上橋臂控制端子C31～C34(N個第1外部端子)之間的連接關(guān)系成為逆序的方式設(shè)置的控制信號線SL21～SL24(N個配線)。因此，在小型功率模塊4B之上，將下橋臂控制基板2B的表面配置于下方，其結(jié)果，能夠?qū)⑾聵虮鄄考﨑41～D44和下橋臂控制端子C41～C44經(jīng)由控制信號線SL21～SL24而電連接。

其結(jié)果，實施方式2的半導(dǎo)體裝置即使具有上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B的表背面調(diào)換的第2控制基板位置關(guān)系，也能夠無障礙地進(jìn)行上橋臂控制端子C31～C34以及下橋臂控制端子C41～C44與上橋臂部件D31～D34以及下橋臂部件D41～D44之間的電連接。

這樣，就實施方式2的半導(dǎo)體裝置而言，提供了能夠在將上下橋臂控制端子(C31～C34、C41～C44)都設(shè)置在后端部的小型2in1模塊即小型功率模塊4B之上以實現(xiàn)小型化的形式安裝的上橋臂控制基板1B以及下橋臂控制基板2B。

另外，在小型功率模塊4B內(nèi)，上橋臂部以及下橋臂部(第1以及第2部分電路部)構(gòu)成單相用的一個單位的逆變器部。因此，實施方式2的半導(dǎo)體裝置能夠以IPM結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)裝置的縮小化、上橋臂控制電路以及下橋臂控制電路之間的絕緣性能的改善，該IPM結(jié)構(gòu)內(nèi)置有一個單位的逆變器部和其控制電路(上橋臂控制電路以及下橋臂控制電路)。

(變形例)

能夠?qū)崿F(xiàn)一種多相用半導(dǎo)體裝置，該多相用半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)為，將實施方式1或?qū)嵤┓绞?的半導(dǎo)體裝置設(shè)置多個，將多個半導(dǎo)體裝置的各逆變器部作為各自對應(yīng)于不同相的多個逆變器部而使用。

上述多相用半導(dǎo)體裝置能夠以IPM結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)裝置的縮小化、上橋臂控制電路以及下橋臂控制電路之間的絕緣性能的改善，該IPM結(jié)構(gòu)內(nèi)置有多個逆變器部和多個控制電路(第1以及第2控制電路)。

對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但上述的說明在所有方面均為例示，本發(fā)明并不限定于此。可以理解為能夠在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下設(shè)想出未例示出的許多的變形例。

即，本發(fā)明能夠在其發(fā)明的范圍內(nèi)，自由地對各實施方式進(jìn)行組合，或者適當(dāng)?shù)貙Ω鲗嵤┓绞竭M(jìn)行變形、省略。

標(biāo)號的說明

1A、1B上橋臂控制基板，2A、2B下橋臂控制基板，3絕緣件，4A、4B小型功率模塊，10、15上橋臂主要區(qū)域，11、12、16、17上橋臂凸起區(qū)域，20、25下橋臂主要區(qū)域，21、22、26、27下橋臂凸起區(qū)域，C11～C14、C31～C34上橋臂控制端子，C21～C24、C41～C44下橋臂控制端子，D11～D14、D31～D34上橋臂部件，D21～D24、D41～D44下橋臂部件。