CN100390971C - 电子基板、电力模块、和电动机驱动装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种电子基板和电力模块，可以同时满足低的寄生电感与高的散热效率。本发明的电子基板，是搭载多个半导体元件(300)、(302)的电子基板，备有：电连接于半导体元件(300)的第1导电构件(304)，电连接于半导体元件(302)的第2导电构件(306)，以及把第2导电构件(306)从第1导电构件(304)电分离的绝缘层(308)，第1导电构件(304)由支承绝缘层(308)、半导体元件(300)、(302)和第2导电构件(306)的导电性基座来形成。

Description

电子基板、电力模块、和电动机驱动装置
技术领域
本发明涉及适于电力用半导体元件(芯片)的搭载的电子基板、电力用半导体元件搭载于该电子基板的电力模块。此外，本发明涉及备有这种电力模块的电动机驱动装置和电动车辆。
背景技术
备有半导体元件的装置(有时广义地称为‘半导体装置’)中，备有形成了配线图形的基板，和搭载于此一基板上的芯片状的半导体元件。在本说明书中，把处于半导体元件搭载前的状态的基板称为‘电子基板’。在把电力用半导体元件搭载于这种电子基板上的装置(以下称为‘电力模块’或‘电力用半导体装置’)中，因为大电流(例如50安培以上)流过配线图形，故与通常的电子基板上的配线图形相比用厚的配线图形。这种配线图形的厚度设定成例如300μm。
用于向电动机的电流供给等的电力模块(电力用半导体装置)具有电子基板和搭载于其上的电力用半导体元件芯片，并在特开2002-184907号公报中公开了。以下，参照图1说明特开2002-184907号公报中所述的电力模块的构成。
图1的电力模块100备有：由金属制的基座板101和包敷于其上的绝缘层102所构成的金属基座板103，和搭载于金属基座板103的半导体芯片105。
在金属基座板103的绝缘层102上，形成焊盘104，电力用半导体芯片105接合于其上。半导体芯片105仅经由焊锡106直接接合于焊盘104。半导体芯片105经由键合线108连接于在金属基板103上所形成的铜箔图形107。
这种电力模块100用来例如向三相交流电动机供给电流。图2示出三相交流电动机驱动装置的等价电路。
电动机驱动装置中的端子a和端子b连接于电池和平滑电容器。在图2的例子中，端子a被给予正(正侧)电位，端子b被给予负(负侧)电位。在端子a与端子b之间，形成由分别串联连接的两个电力用场效应晶体管元件(以下称为‘FET元件’)组成的三个电流路径。即，形成由6个FET构成的电路，各FET元件的门电极连接于门驱动电路。门驱动电路控制FET元件的动作，借此可以从端子c、d、e向电动机供给三相交流电流。
图2中的由虚线围起来的构成靠电力模块(电力用半导体装置)来实现。图2中所示的构成当中，至少电力模块(电力用半导体装置)和门驱动电路可以配置于同一基板上。在本说明书中，把备有上述这种构成的电力模块和门驱动电路的装置称为‘电动机驱动装置’。
接下来，如果由具有图1这种构成的电子基板来实现这种电动机驱动装置，则需制作图3(a)～(c)中所示的装置。图3(a)示出用图1中所示的半导体装置形成的电动机驱动装置的平面布局。图3(b)是图3(a)的剖视图，图3(c)是图3(b)中的由圆所包围的区域的放大图。
从图3(b)可以看出，在本例子中，有具有与图1中所示的构成同样的构成的电力模块，在其基板上设有控制FET元件的动作的门驱动电路。各电路元件靠设在绝缘层上的铜箔图形与铝线来连接。
图3(a)中所示的电极a～e对应于图2的端子a～e。图3(a)的电极a和电极b分别作为正侧电源线和负侧电源线工作。
接下来，参照图4说明特开平9-139580公报中所述的电子基板。
如图4中所示，特开平9-139580公报的电子基板有两层结构的配线。此一电子基板109备有金属基座110，在金属基座110上所形成的第1绝缘层111，在第1绝缘层111上所形成的下层配线112，以覆盖下层配线112的方式形成的第2绝缘层111′，在第2绝缘层111′上所形成的上层配线112′。配线112、112′全都由铜箔图形来构成。
因为在图3(a)～(c)中所示的电动机驱动装置中的电极和配线中存在着寄生电感L，故在FET元件的切换动作时，发生正比于电流变化率di/dt与电感L之积的过电压。因为此一过电压的大小与电流变化率di/dt成正比，故FET元件的切换速度越高就越大，存在着FET元件损伤的可能性。
为了保护FET元件免遭此一损伤，需要减少电感L或降低电流变化率di/dt。但是，降低电流变化率di/dt关联着切换时间的增加和切换损失的增大，这成为降低高速切换性能的原因。因此，要求减小寄生电感L。
在现有技术中的电力模块中，为了减小寄生电感L，采用使两个导体相向以使电流反向流动，从而使由各个电流发生的磁通相互抵消的方法。反向电流的大小相同是有效的，相向的导体间的距离越短，相向的面积越大则减小效果越大。
在图3(a)中所示的布局中也是，流过电极a的电流的方向与流过电极b的电流的方向相反，两个电极a、b接近地配置。但是，把电极a与电极b的距离缩小得小于当前值是困难的，减小寄生电感L达到了极限。此外，因为电极a与电极b在基板上大致平行地延伸，故连接各FET元件与铜箔图形的键合线加长。结果，存在着键合线本身具有的电感增加，作为寄生电感总体增加这样的问题。
因而，有必要代替进一步减小寄生电感，不得已用耐受大的过电压的FET元件，或者在基板上特别追加用于对付过电压的零件。结果，电力模块的成本大大上升。
如果为了避免这种问题，采用图4中所示的多层结构，则存在着以下所述的问题。
即，如果在上层配线112′上配置电力用FET元件并使之动作，则该FET元件发热并达到超过100℃的温度。虽然必须使此一热量经由基座向外部散掉，但是在FET元件与基座之间存在着两层绝缘层111、111′，阻碍热量的流动。因此，存在着无法充分冷却FET元件，导致FET元件性能降低或破损的危险。此外，如果流过下层配线112和上层配线112′的电流增大，则配线112、112′的发热也不可忽视。特别是，因为下层配线112夹在第1绝缘层111和第2绝缘层111′间，故热量很难向外部散掉。
这样一来，如果在基座上形成多层配线结构，则绝缘层引起的散热阻碍的问题加大。进而，图4中所示的有两层配线的电子基板的制造，还存在着工序复杂、成本上升这样的问题。
本发明是鉴于上述情况作成的，其主要目的在于提供一种同时满足低的寄生电感与高的散热效率的电子基板，和电力模块。
本发明的另一个目的在于提供一种备有上述电力模块的电动机驱动装置。
发明内容
本发明的电子基板，是搭载多个半导体元件的电子基板，备有：电连接于前述半导体元件的任意一个的第1导电构件，电连接于前述半导体元件的任意一个的第2导电构件，以及把前述第2导电构件从前述第1导电构件电分离的绝缘层，前述第1导电构件由支承前述绝缘层、前述半导体元件和前述第2导电构件的导电性基座来形成。
在优选实施例中，前述绝缘层在前述导电性基座上形成，而且，在前述绝缘层上形成有图形化的导电膜，前述图形化的导电膜的一部分作为前述第2导电构件发挥功能。
在优选实施例中，电子基板还备有：电连接于前述导电性基座的第1电源用电极，和电连接于前述第2导电构件的第2电源用电极，在工作时，前述第1和第2电源用电极连接于外部的电源。
在优选实施例中，前述第1电源用电极在前述绝缘层上形成，而且，经由设在前述绝缘层上的开口部电连接于前述导电性基座。
在优选实施例中，在前述导电性基座上形成多个凹部，前述导电性基座的多个凹部的任意一个中，插入有把前述导电性基座电连接于前述第1电源用电极的第1导电性销，在前述导电性基座的多个凹部的除此之外的任意一个中，插入有把前述导电性基座电连接于前述图形化的其他部分的第2导电性销。
在优选实施例中，在前述导电性基座的内部流过前述第1导电性销与前述第2导电性销之间的区域的电流的方向，与在和前述区域重叠的区域中流过前述第2导电构件的内部的电流的方向实质上相反。
在优选实施例中，前述导电性基座是厚度1mm以上的金属板，前述导电性基座的背面有可以热力上接触于散热器的平坦面。
在优选实施例中，前述第2导电构件，以及第1和第2电源用电极，由图形化的金属箔来形成。
在优选实施例中，在工作时流过前述第1电源用电极与第2电源用电极之间的电流的最大值为50安培以上。此一电流的最大值也可以超过100安培。
在优选实施例中，前述绝缘层由厚度0.2mm以下的环氧树脂来形成。
本发明的电力模块，备有：多个电力用半导体元件，电连接于前述电力用半导体元件的任意一个的第1导电构件，电连接于前述电力用半导体元件的任意一个的第2导电构件，以及把前述第2导电构件从前述第1导电构件电分离的绝缘层，前述第1导电构件由支承前述绝缘层、前述电力用半导体元件和前述第2导电构件的导电性基座来形成。
本发明的电动机驱动装置，是备有连接于电流电源并生成交流电流的电力模块，和控制前述电力模块的控制电路的电动机驱动装置，前述电力模块备有：至少四个电力用半导体元件，电连接于由前述至少四个电力用半导体元件当中的一半的半导体元件组成的第1半导体元件组的第1导电构件，电连接于由前述至少四个电力用半导体元件当中的另外一半的半导体元件组成的第2半导体元件组的第2导电构件，把前述第1导电构件从前述第2导电构件电分离的绝缘层，以及分别电连接前述第1半导体元件组的各半导体元件和对应于前述第2半导体元件组的半导体元件的多个输出端子，前述第1导电构件由支承前述绝缘层、前述半导体元件和前述第2导电构件的导电性基座来形成，在前述直流电流供给到前述第1导电构件与前述第2导电构件之间时，前述控制电路通过调节前述电力用半导体元件的动作，向前述输出端子上输出交流电压。
本发明的电动车辆，备有：上述的电动机驱动装置，向前述电动机驱动装置供给电力的电池，由前述电动机驱动装置所驱动的行驶用电动机，以及靠前述电动机旋转的车轮。
根据本发明的电子基板的制造方法，是半导体元件所搭载的电子基板的制造方法，包括：
准备表面的至少一部分被绝缘层覆盖的导电性基座的工序，和在前述绝缘层上形成包括电连接于前述导电性基座的部分和把与前述导电性基座电绝缘的部分的图形化的导电膜的工序。
本发明的电力模块的制造方法，包括：准备上述电子基板的工序，和照芯片状态的原样把电力用半导体元件搭载于前述电子基板的工序。
根据本发明的另一种电子基板，是多个半导体元件所搭载的电子基板，备有：电连接于前述半导体元件的任意一个的第1导电构件，电连接于前述半导体元件的任意一个的第2导电构件，把前述第2导电构件与前述第1导电构件电分离的绝缘层，以及支承前述第1和第2导电构件、前述绝缘层以及前述半导体元件的导电性基座，前述第2导电构件，由可以搭载前述多个半导体元件的至少一个的大小的导电性板来形成，前述导电性板以覆盖前述第1导电性构件的至少一部分的方式支承于前述导电性基座。
在优选实施例中，流过前述导电性板的电流的方向，与流过覆盖于前述导电性板的前述第1导电构件的电流的方向实质上相反。
在优选实施例中，前述绝缘层为氧化硅片、聚酰亚胺膜、环氧树脂、和/或空气层。
如果用本发明，则因为第1导电构件与第2导电构件上下重合，形成一种两层配线结构，故可以容易地实现缩短键合线的长度，减小寄生电感的布局。此外，因为第1和第2导电构件的一方不是图形化的导电膜，而是导电性的基座或平板，故散热效果高，制造也容易。
附图说明
图1是现有技术中的电力模块的剖视图。
图2是三相电动机用的驱动装置的等价电路图。
图3(a)是用图1的电力模块实现图2的电路的现有技术中的电动机驱动装置的平面布局，(b)是其剖视图，(c)是(b)中的圆所包围的区域的放大图。
图4是具有两层配线结构的现有技术中的电子基板的剖视图。
图5(a)本发明的第1实施例中的电力模块的平面布局图，(b)是其剖视图，(c)是等价电路图。
图6(a)～(d)是表示散热器400与第1导电构件(金属基座)304的配置关系的图。
图7(a)是表示图5的变形例的平面布局图，(b)是其等价电路图。
图8(a)是本发明的第2实施例中的电动机驱动装置的平面布局图，(b)是其A-B线剖视图。
图9(a)是图8(b)的线C所包围的区域的放大图，(b)是连接用销13a(13b)的立体图。
图10(a)是本发明的第3实施例中的电动机驱动装置的平面布局图，(b)是其A-B线剖视图。
图11是图10(b)的线C所包围的区域的放大图。
图12是表示本发明的第4实施例中的电动车辆的侧视图。
具体实施方式
下面，参照附图说明根据本发明的电力模块的实施方式。
(第1实施例)
首先，参照图5(a)～(c)说明本实施例的电力模块的构成。图5(a)是此一电力模块的俯视图，图5(b)是其剖视图。图5(c)示出本实施例的电力模块的等价电路。
本实施例的电力模块备有新的电子基板，和搭载于此一电子基板上的两个电力用FET元件300、302。此一电子基板，备有电连接于一方的FET元件300的第1导电构件(导电性基座)304，电连接于另一方的FET元件302的第2导电构件306，把第2导电构件306从第1导电构件304电分离的绝缘层308。
更详细地说，在具有平坦的上表面和下表面的平板形状的第1导电构件304的上表面形成绝缘层308，在绝缘层308上除了第2导电构件306外，如图5(a)中所示，形成电源用电极310、半导体元件用电极312、和输出用电极314。形成于绝缘层308上的第2导电构件306、电源用电极310、半导体元件用电极312、和输出用电极314，任何一个者是由图形化的导电膜(例如铜箔图形)来构成。
如图5(b)中所示电源用电极310和半导体元件用电极312分别经由焊锡等的连接部318电连接于第1导电构件304。此外，半导体元件用电极312经由键合线316b电连接于搭载于输出电极314上的FET元件300。另一方面，第2导电构件306上所搭载的FET元件300经由键合线316a电连接于输出电极314。
图5(c)示出上述构成的等价电路。从图5(c)可以看出，在第1导电构件304与第2导电构件306之间存在两个串联连接的FET元件300、302。通过在适当的时间点使这两个FET元件300、302成为接通状态，可以从第2导电构件306向第1导电构件304流过大电流。
此一等价电路中的两个FET元件300、302相当于图2中所示的串联连接的一对晶体管。通过调节给予两个FET元件300、302的门电极的电压，可以大幅度增减输出电极314上产生的电压。
在图5(a)～(c)中所示的例子中，第1导电构件304被给予负(-)侧电位，第2导电构件306被给予正(+)侧电位。这里‘负，与‘正’的关系是相对的，只要第1导电构件304的电位低于第2导电构件306的电位，就满足图示的关系。第1导电构件304的电位，有时设定得例如等于接地电平。再者，‘负’与‘正’的关系也可以与图示的相反。在与图示的关系相反的场合，电流的方向也相反。
再者，在本说明书中，有时把第1导电构件称为‘第1电流供给部’，把第2导电构件称为‘第2电流供给部’。
在图5(a)～(c)中所示的例子中，作为第1电流供给部发挥功能的第1导电构件304的电位，从连接于设在绝缘层308上的电源用电极(第1电源用电极)310的外部的电池的负侧线给出。另一方面，作为第2电流供给部发挥功能的第2导电构件306的电位，由连接于第2导电构件306的外部的电池的正侧线给出。因此，在图示的例子中，可以说第2导电构件306的一部分作为正侧的电源用电极(第2电源用电极)发挥功能。但是，此一第2电源用电极与第2导电构件306也可以作为不同的要素(导电性图形)分离。重要的是，第2电源用电极与第2导电构件电连接。
再者，虽然在图示的例子中，经由绝缘层308上所形成的第1电源用电极310和连接部318进行电池与第1导电构件304的电连接，但是本发明不限于这种场合。也可以经由构成第1导电构件304的导电生基座的端面或背面的一部分实现与电池的电连接。
如果用上述构成，则电流沿图5(b)的粗线箭头所示方向流动。从图5(b)可以明白，在第1导电构件304的内部流过两个连接部318之间的区域的电流的方向，与流过位于该区域的上方的第2导电构件306的内部的电流的方向相反。通过像这样使大电流的方向相反，可以大大减小寄生电感。此外，因为第1导电构件304不存在于基板的绝缘层308上，故绝缘层308上的电极配置的布局的自由度提高，可以缩短键合线的长度。借此也可以减小寄生电感。
再者，构成第1导电构件304的导电性基座的上表面和背面如图5(b)中所示是平坦的。在这些面上，也可以故意地设置凹凸。但是，如果导电性基座的上表面是平坦的，则存在着图形化的导电膜的形成变得容易的优点。此外，如果导电性基座的下表面是平坦的，则存在着散热器的接触变得容易这样的优点。
本实施例的电力模块，因为用于大电流用，故要求有效地向外部散掉发生的焦耳热，抑制温度的上升。因此，最好是第1导电构件304的下表面以热力上接触于图6(a)中所示的散热器400的方式使用。在必须使第1导电构件304与散热器400之间电绝缘的场合，在散热器400的表面与第1导电构件304的下表面之间配置氧化硅片等薄的绝缘物。此一薄的绝缘物的材料和厚度设定成促进从第1导电构件304向散热器的迅速的热量的流动的形成。
虽然第1导电构件304由把金属等导电性材料加工成平板形状后的物质构成，但是没有必要具有完全平坦的形状，也可以具有例如图6(b)～(d)中所示的各种各样的形状。
如果用具有上述构成的本实施例的电力模块，则因大电流流过图形化的导电膜或FET芯片而发生的热量经由薄的绝缘层308迅速地向第1导电构件304流动。因为第1导电构件304的上表面的面积足够大，此外，导电性基座优选地由传热性高的材料构成，故可以有效地把因大电流而产生的热量向外部(典型地说是散热器)散掉。
进而，由于第1导电构件304没有图形化的形状，作为块状的导电体进行工作，故电阻小，通电引起的本身的发热也受到抑制。
这样一来，第1导电构件304可以充分发挥流过大电流的功能，和作为向散热器散热的优良的热传导体的功能。因此，如果用本实施例，则可以抑制电力模块的发热量，并且也可以实现有效的散热。
虽然在图5(a)和(b)中，为了简化，举例示出备有两个半导体芯片的电力模块，但是在用于电动机驱动用的场合，搭载于电子基板的半导体芯片的数目最好是四个以上。图7(a)示出备有四个半导体芯片的电力模块的平面布局，图7(b)示出其等价电路。在该布局中，因为FET元件300a、302a组，和FET元件300b、302b组搭载于基板上，故可以从输出电极314a和输出电极314b引出二相交流电流。
再者，虽然在本实施例中，绝缘层308上的电极由与作为第1导电构件304而发挥功能的金属基座电连接的连接部318靠焊锡等来构成，但是此一连接部318也可以用其他导电构件来形成。
(第2实施例)
接下来，参照图8和图9说明根据本发明的电动机驱动装置的实施例。图8(a)是本实施例的电动机驱动装置的俯视图，图8(b)是沿图8(a)的A-B线的剖视图。此外，图9(a)是图8(b)的圆C所包围的部分的放大图，图9(b)是表示导电性的接触销的立体图。
首先，参照图9(a)。本实施例的电动机驱动装置1，如图9(a)中所示，有电子基板(金属基座基板)11，和搭载于电子基板11上的六个FET元件19。
电子基板11由厚度大约2mm至大约3mm的金属基座(金属板)22，层叠于金属基座22上的绝缘层23，和层叠于绝缘层23上的多个铜箔图形来构成。电子基板11的平面形状为一边为大约30mm至大约150mm的矩形形状(长方形状或正方形)。各铜箔图形具有105～500μm左右的厚度，作为电源用电极14、第2导电构件25、半导体元件用电极26a～26c发挥功能。
金属基座22是由例如铝或铜等热传导性优良的导电性材料制成的平板形状的基座，最好是具有1mm以上的厚度。金属基座22的比较好的厚度的范围是大约2mm～大约3mm。金属基座22，作为本发明中的第1导电构件发挥功能。
在金属基座22的上表面形成的绝缘层23，最好是由绝缘性和散热性两方都优良的材料来制成，在本实施例中用厚度0.2mm以下(具体地说0.05～0.2mm左右)的环氧树脂。
如图9(a)中所示，在金属基座22的上表面形成多个小的凹部，在凹部中插入贯通铜箔图形和绝缘层23的导电性柱状构件(连接销13a、13b)。图9(b)是连接销13a的立体图。连接销13a有圆盘部27与圆柱部28，由例如铜或黄铜等制成。连接销13b也具有与连接销13a同样的构成。连接销13a、13b的长度，设定成连接销13b、13a不贯通金属基座22。其理由是因为金属基座22的下表面平坦则与散热器的接触变得容易。但是，如果在散热器的表面上设有承装连接销13a、13b的凹部，则连接销13a、13b也可以从金属基座22的下表面突出。在金属基座22的厚度为2～3mm的场合，可以把连接销13a、13b的长度设定成连接销13a、13b的底部与金属基座22的下表面的距离为1mm左右。当在绝缘层23上形成图形化的导电膜后，连接销13a、13b被压入金属基座22。连接销13a、13b的柱状部分的直径处于例如1～5mm的范围。
从图9(a)可以明白，电源用电极14和半导体元件用电极26b分别靠连接销13a和13b电连接于金属基座22。在图9(a)的第2导电构件25之上经由焊锡21连接有FET元件19。
接下来，参照图8(a)。
在图8(a)的左侧部分，配置着连接于四个接触销13a的电源用电极14。在此一电源用电极14上，连接着未图示的直流电源(电池)的例如负侧的电源线。在紧靠此一电源用电极14的右侧，配置着上述直流电源的例如正侧的电源线所连接的电源用电极15。此一电源用电极15与FET元件19所连接的第2导电构件25一体化。
搭载于第2导电构件25上的三个FET元件19的门电极经由键合线20电连接于在电源用电极14、15的周边形成的控制电路。
从图8(a)可以明白，在第2导电构件25的右侧，配置着三个输出电极16～18。在各个输出电极16～18上，形成FET元件19。搭载于输出电极16～18的FET元件19的门电极经由键合线20连接于设在基板的右侧周边部的控制电路。这些FET元件19又经由键合线20连接于半导体元件用电极26a～26c。再者，键合线20由铝等金属材料来制成。
这样一来，如果用本实施例的构成，则可以实现与图2中所示的等价电路同样的电路。虽然在图3(a)～(c)中所示的现有技术例中，把来自直流电源的电流供给到各半导体元件用的两排铜箔图形排列在基板上，但是在本实施例中，一方的铜箔图形可由金属基座22来置换。
如果用本实施例的电动机驱动装置，则可以把从未图示的电池等电源所供给的直流电流变换成交流电流，经由输出电极16、17和18供给到未图示的三相交流电动机。
在本实施例中，作为第1导电构件发挥功能的金属基座22经由连接销13a和电源用电极14与未图示的电源连接，与负侧电源线同样发挥功能。对应地，第2导电构件25连接于上述电源，作为正侧电源线发挥功能。
因为金属基座22中的电流的方向，与第2导电构件25中的电流的方向相反，故可以减小寄生电感。此外，因为在金属基座22与第2导电构件25之间，仅存在着厚度很薄的绝缘层23，故电感的减小效果也大。
虽然在现有技术中的电动机驱动装置中，一根键合线的长度大约15mm，但是如果用本实施例的电动机驱动装置，则此一键合线20的长度可以缩短到大约5mm～大约7mm。这是因为，金属基座22与第2导电构件25不是并列地存在于同一层面上，而是形成叠层结构，故可以形成自由度较高的布局。因为键合线20的缩短使键合线20的电感减小，故加之线电感的减小，电动机驱动装置整体的电感大大减小。
如果用图3(a)中所示的现有技术中的电动机驱动装置，则线电感为大约50～大约100nH，与此相对，如果用本实施例的电动机驱动装置，则线电感减小到大约10nH～大约20nH。
因此，在切换各FET元件19时，可以降低由电感引起的过电压，可以防止各FET元件19的损伤。进而，可以减少各FET元件19的额定值，削减对付过电压用的部件的数量，降低成本。此外，因为散热性良好的材料用于绝缘层23，而且，热传导性优良的金属基座22把FET元件19的热量迅速地向散热器散掉，故可以防止热量引起的FET元件19的性能下降、损伤。于是，电动机驱动装置1的可靠性显著提高。
再者，工作时的第1导电构件和第2导电构件的极性也可以翻转。即，也可以将正侧电源线连接于电源用电极14，将负侧电源线连接于电源用电极15。
如果用本实施例，则因为基板表面的电流供给部(第2导电构件)为一个，故结构是简单的。因此，制造是容易的，成本也可以降低。
特别是，因为可以利用用于散热的备有金属基座的既存的金属基座基板，把该金属基座用作第1导电构件而使用，故可进一步降低制造成本。
(第3实施例)
在上述的第1、2实施例中，不仅把电子基板的导电性基座(金属板)用作热传导构件，而且也将其用作连接于外部电源的导电构件。与此相对，在以下说明的实施例中，用层叠于电子基板上的金属板作为连接于外部电源的导电构件。
下面，参照图10和图11说明本实施例的电动机驱动装置1
图10(a)是本发明的一个实施例的电动机驱动装置1的俯视图，图10(b)是沿图10(a)的A-B剖切面的剖视图。此外，图11是图10(b)的圆C所包围的部分的放大图。
本实施例的电动机驱动装置1，如图11中所示，有电子基板11，和搭载于电子基板11上的FET元件19。电子基板11的构成包括：厚度大约2mm至大约3mm的金属基座22，层叠于金属基座22上的绝缘层23，和层叠于绝缘层23上的多个铜箔图形12，其平面形状为一边大约30mm至150mm的矩形形状(长方形或正方形)。再者，各铜箔图形12作为图10(a)中所示的电源用电极14和输出电极16～18发挥功能。因此，在图10(a)中，未用标号‘12’标识铜箔图形。
金属基座22，是由例如铝或铜等热传导性优良的导电性材料制成的平板形状的基座，具有1mm以上的厚度，最好是具有大约2mm～大约3mm的厚度，绝缘层23最好是由绝缘性与散热性都优良的材料来制成，在本实施例中，用厚度0.2mm以下(具体地说是0.05～0.2mm左右)的环氧树脂。
如图11中所示，在铜箔图形12上经由绝缘层23’设有铜板28。在铜板28之上经由焊锡21连接着FET元件19。
铜板28，如图10(a)中所示，覆盖着下层的电源用电极14的大部分。图10(a)的虚线示出被铜板28所覆盖的下层的电源用电极14的图形。下层的电源用电极14当中，未被铜板28所覆盖的区域，是连接于外部的电池的电源线的部分。从图10可以明白，在铜板28上搭载着三个FET元件19，铜板28的一部分被用作第2电源用电极。再者，虽然铜箔图形12的一部分与铜板28的电连接，也可以靠键合线来进行，但是也可以通过在位于下层的铜箔图形12与位于上层的铜板28的至少一部分上代替设置绝缘层而配置导电层来进行。
把铜板28与下层的铜箔图形12电绝缘的绝缘层23’，最好是由绝缘性和散热性都优良的氧化硅片、聚酰亚胺膜、和环氧树脂的任何一种以上的材料来制成。但是，也可以代替设置绝缘材料层或膜而形成空隙。在此一场合，空气的层作为绝缘层23’发挥功能。绝缘层23’的厚度最好是0.1mm以下。
在本实施例中，铜箔图形12当中朝向电源用电极14和输出电极16～18延伸的部分作为第1导电构件发挥功能。而且，覆盖此一第1导电构件的铜板28作为第2导电构件发挥功能。
在本说明书中，与电源连接的两层层叠导电构件当中，把位于下层者称为‘第1导电构件’，把位于上层者称为‘第2导电构件’。在第2实施例中，第1导电构件由金属板来形成，而在本实施例中，第2导电构件由金属板来形成。
输出电极16～18的构成及配置与图8中所示的实施例是大致同样的。不同之处在于，在图8的实施例中，输出电极16～18上的FET元件经由半导体元件用电极26a～26c与金属基座22电连接，而本实施例中的输出电极16～18上的FET元件连接于与电源用电极14一体化的铜箔图形12。
在本实施例中，因为可以实现与图8中所示的平面布局实质上同样的平面布局，故同样可以实现键合线的缩短、寄生电感的减小。此外，因为绝缘层23’由散热性优良的材料来制成，其厚度也很小，故可以防止因热量引起的FET元件19的性能下降或损伤。
再者，虽然在上述第2、3实施例中，说明了向三相交流电动机供给电流的电动机驱动装置，但是本发明的电力模块不限于此一用途。例如，也可以有包括电流放大用的半导体元件等的构成，或把直流电流转换成高频电流的构成，向二相交流电动机进行电流供给的构成。
此外，即使在把本发明应用于三相交流电动机用的驱动装置的场合，搭载于电子基板上的半导体元件的种类及个数，也不限定于实施例中的半导体元件的种类及个数。
(第4实施例)
接下来，说明本发明的电动车辆的实施例。
图12示出本实施例的电动车辆30。此一电动车辆30是适合于在高尔夫球场等中用于搬送高尔夫球袋等重物或输送人员的小车。
本实施例的电动车辆30有行驶驱动用电动机31，靠此驱动的两个后轮32，和靠手动或自动转向的前轮34。行驶驱动用电动机31的驱动力，经由变速箱(未图示)传递到后轮32。前轮34通过方向盘35的手动操作或自动操作来转向。
前侧座席36和后侧座席37前后设置。在前侧座席36的下方设有充电用控制器38和制动器电动机39。在后侧座席37的下方，设有成为行驶驱动用电动机31的电源的行驶驱动用电池装置40。行驶驱动用电池装置40备有串联连接的总计六个(仅示出单侧的三个)电池41。这些电池41以设置有间隙的状态载置于承装座42上。
在行驶驱动用电动机31的上侧，设有行驶控制用控制器43。行驶控制用控制器43连接于行驶驱动用电池装置40，行驶驱动用电动机31，制动器电动机39，和转向电动机44，并控制它们。行驶控制用控制器43和行驶驱动用电动机31配置于两个后轮32之间。
本发明的电动机驱动装置设置于行驶控制用控制器43内部，接受从电池40供给的直流电流，并把它转换成交流电流。来自电动机驱动装置的交流电流供给到行驶驱动用电动机31、制动器电动机39和转向电动机44。
如果用本实施例，则通过把可靠性高的电动机驱动装置搭载于电动车辆，可以提高电动车辆本身的可靠性。
本发明适用于搭载可以流过大电流的电力用半导体元件的电子基板。此外，这种电子基板适用于电动车辆的电力模块或电动机驱动装置。

Claims (15)

1.一种电子基板，是搭载多个半导体元件的电子基板，备有：
电连接于前述半导体元件的任意一个的第1导电构件，
电连接于前述半导体元件的任意一个的第2导电构件，以及
把前述第2导电构件从前述第1导电构件电分离的绝缘层，
其中，前述第1导电构件由支承前述绝缘层、前述半导体元件和前述第2导电构件的导电性基座来形成；
其中前述绝缘层在前述导电性基座上形成，而且，在前述绝缘层上形成有图形化的导电膜，前述图形化的导电膜的一部分作为前述第2导电构件发挥功能；
所述电子基板备有：
电连接于前述导电性基座的第1电源用电极，和
电连接于前述第2导电构件的第2电源用电极，
在工作时，前述第1和第2电源用电极连接于外部的电源；
其中前述第1电源用电极在前述绝缘层上形成，而且，经由设在前述绝缘层上的开口部电连接于前述导电性基座。
2.如权利要求1中所述的电子基板，其中在前述导电性基座上形成多个凹部，
在前述导电性基座的多个凹部的任意一个中，插入有把前述导电性基座电连接于前述第1电源用电极的第1导电性销，
在前述导电性基座的多个凹部的除此之外的任意一个中，插入有把前述导电性基座电连接于前述图形化的导电膜的其他部分的第2导电性销。
3.如权利要求2中所述的电子基板，其中在前述导电性基座的内部流过前述第1导电性销与前述第2导电性销之间的区域的电流的方向，与在和前述区域重叠的区域中流过前述第2导电构件的内部的电流的方向相反。
4.如权利要求1中所述的电子基板，其中前述导电性基座是厚度1mm以上的金属板，前述导电性基座的背面有可以与散热器热接触的平坦面。
5.如权利要求1中所述的电子基板，其中前述第2导电构件，以及第1和第2电源用电极，由图形化的金属箔来形成。
6.如权利要求1中所述的电子基板，其中在工作时流过前述第1电源用电极与第2电源用电极之间的电流的最大值为50安培以上。
7.如权利要求1中所述的电子基板，其中前述绝缘层由厚度0.2mm以下的环氧树脂来形成。
8.一种电力模块，备有：
多个电力用半导体元件，
电连接于前述电力用半导体元件的任意一个的第1导电构件，
电连接于前述电力用半导体元件的任意一个的第2导电构件，以及
把前述第2导电构件从前述第1导电构件电分离的绝缘层，
前述第1导电构件由支承前述绝缘层、前述电力用半导体元件和前述第2导电构件的导电性基座来形成；
其中前述绝缘层在前述导电性基座上形成，而且，在前述绝缘层上形成有图形化的导电膜，前述图形化的导电膜的一部分作为前述第2导电构件发挥功能；
所述电力模块，其备有：
电连接于前述导电性基座的第1电源用电极，和
电连接于前述第2导电构件的第2电源用电极，
在工作时，前述第1和第2电源用电极连接于外部的电源；
其中前述第1电源用电极在前述绝缘层上形成，而且，经由设在前述绝缘层上的开口部电连接于前述导电性基座。
9.一种电动机驱动装置，是备有连接于直流电源并生成交流电流的电力模块，和控制前述电力模块的控制电路的电动机驱动装置，
前述电力模块备有：
至少四个的偶数个电力用半导体元件，
电连接于由前述偶数个电力用半导体元件当中的一半的半导体元件组成的第1半导体元件组的第1导电构件，
电连接于由前述偶数个电力用半导体元件当中的另外一半的半导体元件组成的第2半导体元件组的第2导电构件，
把前述第1导电构件从前述第2导电构件电分离的绝缘层，以及
分别电连接前述第1半导体元件组的各半导体元件和与之相对应的前述第2半导体元件组的各半导体元件的多个输出端子，
前述第1导电构件由支承前述绝缘层、前述半导体元件和前述第2导电构件的导电性基座来形成，
在直流电流供给到前述第1导电构件与前述第2导电构件之间时，前述控制电路通过调节前述电力用半导体元件的动作，向前述输出端子上输出交流电压。
10.一种电动车辆，备有：
权利要求9中所述的电动机驱动装置，
向前述电动机驱动装置供给电力的电池，
由前述电动机驱动装置驱动的行驶用电动机，以及
靠前述电动机旋转的车轮。
11.一种电力模块的制造方法，包括：
准备权利要求1中所述的电子基板的工序，和
把电力用半导体元件以芯片状态搭载于前述电子基板的工序。
12.一种电子基板，是搭载多个半导体元件的电子基板，备有：
电连接于前述半导体元件的任意一个的第1导电构件，
电连接于前述半导体元件的任意一个的第2导电构件，
把前述第2导电构件与前述第1导电构件电分离的绝缘层，以及
支承前述第1和第2导电构件、前述绝缘层以及前述半导体元件的导电性基座，
前述第2导电构件，由具有可以搭载前述多个半导体元件的至少一个的大小尺寸的导电性板来形成，
前述导电性板以覆盖前述第1导电构件的至少一部分的方式支承于前述导电性基座。
13.如权利要求12中所述的电子基板，其中流过前述导电性板的电流的方向，与流过被前述导电性板覆盖的前述第1导电构件的电流的方向相反。
14.如权利要求12或13中所述的电子基板，其中前述绝缘层由氧化硅片、聚酰亚胺膜和环氧树脂的任何一种以上的材料形成。
15.如权利要求12或13中所述的电子基板，其中前述绝缘层由空气层形成。
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