CN202652080U - 半导体装置 - Google Patents

Abstract

一种半导体装置，其具有：半导体模块，是构成三相逆变器电路的各相的上臂半导体元件以及下臂半导体元件分别被排列在主电路基板上，且上述上臂半导体元件以及下臂半导体元件分别由被排列成一列的半导体元件构成的半导体模块；以及电容器模块，在电容器基板上安装有与上述三相逆变器电路并联连接的多个电容器，上述电容器基板被配置在上述主电路基板的上方且与上述主电路基板对置的位置，在构成上述主电路基板的各相的上述上臂半导体元件、以及上述下臂半导体元件的两侧，设置有将上述电容器基板与上述主电路基板电连接的连接电极部，当从上方观察时，上述电容器基板上的上述多个电容器被配置于与上述主电路基板的各相的上臂用的半导体元件以及下臂用的半导体元件在上方重合的位置。本实用新型，防止了在特定的开关元件中产生过大的浪涌电压的情况。

Description

半导体装置

技术领域

本实用新型涉及一种半导体装置，该半导体装置具备：多个半导体元件被分别排列设置成一列的半导体模块；和安装有多个电容器的电容器模块。

背景技术

专利文献1公开了一种向电机供给电流可变的AC电力的逆变器装置(半导体装置)。该逆变器装置具备半导体模块、和输出被半导体模块进行电力转换后的电力的输出端子。更具体而言，如图8所示，在专利文献1公开的AC控制器90(半导体装置)中，在底座95的中央设置有将直流电力转换为交流电力的逆变器91。该逆变器91设置有用于输入直流电力的输入端子91a，并且还设置有用于输入三相的交流电力的输出端子91b。在逆变器91的输入端子91a侧的侧方设置有多个用于使输入电力稳定的电容器92。

专利文献1：日本特表2008-035591号公报。

在逆变器91的侧方排列设置的多个电容器92中，若存在距离逆变器91较近的电容器，则就会存在距离逆变器91较远的电容器，进而多个电容器92之间会产生到逆变器91的距离之差。如此，则从电容器92到逆变器91的各开关元件的电流路径的长度会产生差异。电流路径越长则电感越大，开关时的损失也就越大。其结果，在进行开关时，特定的开关元件、即在电流路径长的开关元件中产生过大的浪涌电压，存在开关元件受损的危险。

实用新型内容

本实用新型是鉴于上述现有的问题而提出的，其目的在于提供一种能够防止在特定的开关元件中产生过大的浪涌电压的半导体装置。

为了解决上述问题点，技术方案1中记载的实用新型涉及一种半导体装置，其具有：半导体模块，是构成三相逆变器电路的各相的上臂半导体元件以及下臂半导体元件分别被排列在主电路基板上，且上述上臂半导体元件以及下臂半导体元件分别由被排列成一列的半导体元件构成的半导体模块；以及电容器模块，在电容器基板上安装有与上述三相逆变器电路并联连接的多个电容器。其中，上述电容器基板被配置在上述主电路基板的上方且与上述主电路基板对置的位置，在构成上述主电路基板的各相的上述上臂半导体元件、以及上述下臂半导体元件的两侧，设置有将上述电容器基板与上述主电路基板电连接的连接电极部，当从上方观察时，上述电容器基板上的上述多个电容器被配置于与上述主电路基板的各相的上臂用的半导体元件以及下臂用的半导体元件在上方重合的位置。

例如，在U相、V相、W相的上臂以及下臂被排列设置成6列的半导体模块中，若在多个半导体元件分别被并联连接而构成的上臂半导体元件以及下臂半导体元件的列方向的一端侧集中地配置电容器，则从这些电容器到上下各臂半导体元件的列方向的另一端侧的半导体元件为止的电流路径变长，对该半导体元件而言，布线电感会变大。另外，若将三相的上臂半导体元件以及下臂半导体元件排列设置成6列，并且在与上臂半导体元件以及下臂半导体元件的列方向垂直的方向的两侧分散地配置电容器。则在该情况下，在三相中最中间的相的上下臂半导体元件中，与两侧的相的上下臂半导体元件相比，从电容器起始的电流路径变长，布线电感变大。

这一点，根据本实用新型，在分别与U相、V相、W相的上臂半导体元件以及下臂半导体元件重合的位置上配置电容器，并且，与各臂相邻地构成了从电容器基板到主电路基板的电流路径。因此，多个半导体元件被排列成一列，并相互并联连接而成的各臂中，从电容器到各半导体元件的电流路径被均等化。由此，能够缩小在各相中构成各臂的被排列成一列的多个半导体元件间的布线电感之差，并且，能够抑制在特定的半导体元件中产生过大的浪涌电压的情况。

根据本实用新型，防止了在特定的开关元件中产生过大的浪涌电压的情况。

附图说明

图1是示出本实用新型的一实施方式的半导体装置的分解立体图。

图2是示出该实施方式的半导体装置的侧面图。

图3是半导体装置的电路构成图。

图4是示出电容器与半导体元件的上下关系的俯视图。

图5是示出半导体装置的变形例中的半导体模块的俯视图。

图6是示出半导体装置的变形例中的电容器模块的俯视图。

图7是示出半导体装置的变形例中的电容器模块的俯视图。

图8是示出现有的半导体装置的俯视图。

附图标记说明如下：

G1、G4、G5：作为上臂半导体元件群的第1、第4、第5半导体元件群；

G2、G3、G6：作为下臂半导体元件群的第2、第3、第6半导体元件群；

10：半导体装置；    12：半导体模块；

22：主电路基板；    23：半导体元件；

30：电容器，        31：电容器基板；

32：电容器。

具体实施方式

以下，参照图1～图4，对将本实用新型具体化为安装于车辆的半导体装置的一个实施方式进行说明。

半导体装置10是驱动车载行驶电机的三相逆变器。以下，对半导体装置10的三相逆变电路进行说明。如图3所示，在三相逆变电路的主电路基板22上安装有半导体元件23，各半导体元件23将开关元件Q和与该开关元件Q反并联连接的二极管D单片化。为了简化三相逆变电路的说明，图3等价表示图1的三相逆变电路。

三相逆变电路具有6个开关元件Q1～Q6。各开关元件Q1～Q6中使用了MOSFET(metal oxide semiconductor：场效应晶体管)。在三相逆变电路中，第1以及第2开关元件Q1、Q2、第3以及第4开关元件Q3、Q4、第5以及第6的开关元件Q5、Q6分别以串联的方式连接。在各开关元件Q1～Q6的漏极与源极间，以逆并联的方式连接二极管D1～D6。第1开关元件Q1和与第1开关元件Q1连接的二极管D1的组合、第4开关元件Q4和与第4开关元件Q4连接的二极管D4的组合、以及第5开关元件Q5和与第5开关元件Q5连接的二极管D5的组合分别被称为上臂。第2开关元件Q2和与第2开关元件Q2连接的二极管D2的组合、第3开关元件Q3和与第3开关元件Q3连接的二极管D3的组合、以及第6的开关元件Q6和与第6的开关元件Q6连接的二极管D6的组合分别被称为下臂。

如图1所示，在主电路基板22上设置有第1半导体元件群G1，该第1半导体元件群G1包括被排列设置在主电路基板22的宽度方向上、且以并联的方式连接的6个半导体元件23。在图3中，将该第1半导体元件群G1等价表示为Q1和D1。在主电路基板22上还设置有与第1半导体元件群G1同样地分别包括6个半导体元件23的第2～第6半导体元件群G2～G6。分别构成这些第2～第6半导体元件群G2～G6的6个半导体元件群23也被排列设置在主电路基板22的宽度方向上，且以并联的方式连接。在图3中，将第2半导体元件群G2等价表示为Q2和D2，将第3半导体元件群G3等价表示为Q3和D3，将第4半导体元件群G4等价表示为Q4和D4，将第5半导体元件群G5等价表示为Q5和D5，将第6的半导体元件群G6等价表示为Q6和D6。

第1半导体元件群G1构成U相的上臂半导体元件群，第4半导体元件群G4构成V相的上臂半导体元件群，第5半导体元件群G5构成W相的上臂半导体元件群。第2半导体元件群G2构成U相的下臂半导体元件群，第3半导体元件群G3构成V相的下臂半导体元件群，第6的半导体元件群G6构成W相的下臂半导体元件群。

由此，第1半导体元件群G1的各半导体元件23构成U相的上臂用的半导体元件，第4半导体元件群G4的各半导体元件23构成V相的上臂用的半导体元件，第5半导体元件群G5的各半导体元件23构成W相的上臂用的半导体元件。另外，第2半导体元件群G2的各半导体元件23构成U相的下臂用的半导体元件，第3半导体元件群G3的各半导体元件23构成V相的下臂用的半导体元件，第6的半导体元件群G6的各半导体元件23构成W相的下臂用的半导体元件。

另外，在U相中上臂的第1半导体元件群G1与下臂的第2半导体元件群G2以串联的方式连接，并且，在V相中上臂的第4半导体元件群G4与下臂的第3半导体元件群G3以串联的方式连接。并且在W相中上臂的第5半导体元件群G5与下臂的第6的半导体元件群G6以串联的方式连接。

如图3所示，三相逆变电路具有与车载电池20电连接的正极侧输入电极27和负极侧输入电极28。如图1所示那样，正极侧输入电极27与正极侧中继端子26电连接，并且，负极侧输入电极28与负极侧中继端子25电连接。

第1开关元件Q1的漏极用导体图案与正极侧输入电极27电连接。第4以及第5开关元件Q4、Q5的漏极用导体图案经由正极侧中继端子26与正极侧输入电极27电连接。第2以及第3开关元件Q2、Q3的源极用导体图案经由负极侧中继端子25与负极侧输入电极28电连接。另外，第6的开关元件Q6的源极用导体图案与负极侧输入电极28电连接。

在正极侧输入电极27与负极侧输入电极28之间以并联的方式连接有多个电容器32。这些电容器32与以串联的方式连接的上臂(第1、第4、第5半导体元件群G1、G4、G5)和下臂(第2、第3、第6的半导体元件群G2，G3，G6)、即三相逆变器电路以并联的方式连接，并且，这些电容器32被安装于电容器基板31。

如图1所示，在电容器基板31上安装有多个电容器32，但为了简化对三相逆变器电路的说明，在图3中等价地示出电容器32。电容器32的正极端子经由正极侧的导体图案与正极侧输入电极27连接，电容器32的负极端子经由负极侧的导体图案与负极侧输入电极28连接。若来自车载电池20的主电流从正极侧输入电极27流向电容器32，则对电容器32充电。对电容器32充电后的电流被从电容器32向半导体元件23供给。

如图3所示，第1、第2开关元件Q1、Q2之间的接点与U相输出端子U连接，第3、第4开关元件Q3、Q4之间的接点与V相输出端子V连接，第5、第6开关元件Q5、Q6之间的接点与W相输出端子W连接。U相输出端子U、V相输出端子V以及W相输出端子W与作为输出设备的车载行驶电机(未图示)连接。

各开关元件Q1～Q6的栅极与控制电路基板40连接。开关元件Q1～Q6被控制电路基板40的控制电路控制，以向车载行驶电机供给电力。

接下来，对半导体装置10的构成进行说明。

如图1所示，半导体装置10的散热器11使用铝系金属或铜等而形成为矩形板状，该散热器11的上表面支承半导体模块12。在设置于半导体模块12的矩形板状的主电路基板22上安装有多个半导体元件23。这里，将主电路基板22的长边方向设为长度方向，将与长度方向垂直的方向设为宽度方向。

主电路基板22被构成为，在金属基板的上表面涂覆绝缘涂层，在该绝缘涂层上形成有铜或者铝制的导体图案。如图4的双点划线所示，主电路基板22的导体图案P具有形成为向主电路基板22的宽度方向细长延伸的片状的部分。

安装在主电路基板22的上表面的多个半导体元件23通过焊接与主电路基板22的导体图案P接合。

多个半导体元件23被配置成，以沿主电路基板22的宽度方向1列延伸的方式排列设置的半导体元件群G在主电路基板22的长度方向上排列成多列(6列)。各半导体元件群G分别与单独的导体图案P电连接。各半导体元件群G的多个半导体元件23中的每一个半导体元件23与导体图案P并联连接。

另外，如图4所示那样，6列半导体元件群G、即第1～第6半导体元件群G1～G6从右侧向左侧按G1、G2、G3、G4、G5、G6的顺序被配置。在主电路基板22的长度方向上相邻的半导体元件群G以相互空有间隔地配置。

如图1以及图2所示，由铝形成为大致棒状的、作为连接电极部的正极侧输入电极27被配置在主电路基板22的长度方向的一端，并且，由铝形成为大致棒状的、作为连接电极部的负极侧输入电极28被配置在主电路基板22的长度方向的另一端。正极侧输入电极27具有图案连接用电极部27a、28a，负极侧输入电极28具有图案连接用电极部28a，这些图案连接用电极部27a、28a被配置在主电路基板22的导体图案P上，形成为在主电路基板22的宽度方向上细长延伸的矩形板状(带状)。图案连接用电极部27a、28a被配置成，其长度方向沿着导体图案P的长度方向，并且与导体图案P面接触而电连接。

在正极侧输入电极27以及负极侧输入电极28中，在图案连接用电极部27a、28a的长度方向的中央直立设置有形成为圆棒状的外部连接用电极部27c、28c。正极侧输入电极27的外部连接用电极部27c被配置成，与第1半导体元件群G1的多个半导体元件23进行排列的宽度方向的中央部分相邻。负极侧输入电极28的外部连接用电极部28c被配置成，与第6的半导体元件群G6的多个半导体元件23排列的宽度方向的中央部分相邻。

如图4所示，将第1半导体元件群G1的6个半导体元件23从主电路基板22的宽度方向的一端侧(图4的上侧)开始设为第1半导体元件23a、第2半导体元件23b、第3半导体元件23c、第4半导体元件23d、第5半导体元件23e、第6半导体元件23f。该情况下，从第1半导体元件23a到外部连接用电极部27c的距离、与从第6半导体元件23f到外部连接用电极部27c的距离相同。从第2半导体元件23b到外部连接用电极部27c的距离、与从第5半导体元件23e到外部连接用电极部27c的距离相同，该距离与从第1以及第6半导体元件23a、23f到外部连接用电极部27c的距离相比变短。从第3半导体元件23c到外部连接用电极部27c的距离、与从第4半导体元件23d到外部连接用电极部27c的距离相同，该距离与从第1以及第6半导体元件23a、23f到外部连接用电极部27c的距离相比变短。另外，与从第2以及第5半导体元件23b、23e到外部连接用电极部27c的距离相比变短。即、通过这样地配置外部连接用电极部27c，使得从在主电路基板22的宽度方向上排列配置的各半导体元件23到外部连接用电极部27c的电流路径中、最远的电流路径与最近的电流路径的差最小。

如图2所示，图案连接用电极部27a、28a的上表面构成了支承电容器基板31的电容器基板用支承部27f、28f。在外部连接用电极部27c、28c中，从比电容器基板用支承部27f、28f更靠上侧的周面突出地设置有支承控制电路基板40的控制电路基板用支承部27g、28g。

图案连接用电极部27a、28a的下表面与导体图案P面接触，并且，经由主电路基板22与散热器11面接触。由此，图案连接用电极部27a、28a与散热器11被可热传递地连结。

如图1所示，三相逆变电路具有与车载行驶电机连接的U相输出端子U、V相输出端子V以及W相输出端子W。在U相的上臂半导体元件群(第1半导体元件群G1)与下臂半导体元件群(第2半导体元件群G2)之间配置有U相输出端子U，并且，在V相的上臂半导体元件群(第4半导体元件群G4)与下臂半导体元件群(第3半导体元件群G3)之间配置有V相输出端子V。另外，在W相的上臂半导体元件群(第5半导体元件群G5)与下臂半导体元件群(第6的半导体元件群G6)之间配置有W相输出端子W。

U相输出端子U、V相输出端子V以及W相输出端子W分别具有配置在主电路基板22的导体图案P上的基部Ua、Va、Wa，各基部Ua、Va、Wa形成为矩形板状(带状)。基部Ua、Va、Wa被配置成，其长度方向沿着第1～第6半导体元件群G1～G6的多个半导体元件23排列的宽度方向延伸，并且，基部Ua、Va、Wa与导体图案P面接触而电连接。在U相输出端子U、V相输出端子V以及W相输出端子W中，在各基部Ua、Va、Wa的长度方向的中央直立设置有形成为圆棒状的外部连接用端子部Ub、Vb、Wb。U相输出端子U、V相输出端子V以及W相输出端子W的各外部连接用端子部Ub、Vb、Wb与车载行驶电机连接。

U相输出端子U的外部连接用端子部Ub被配置在第1半导体元件群G1以及第2半导体元件群G2的多个半导体元件23排列的宽度方向的中央。V相输出端子V的外部连接用端子部Vb被配置在第3半导体元件群G3与第4半导体元件群G4的多个半导体元件23排列的宽度方向中央。W相输出端子W的外部连接用端子部Wb被配置在第5半导体元件群G5与第6的半导体元件群G6的多个半导体元件23排列的宽度方向中央。

这里，将U相的上臂半导体元件群、即第1半导体元件群G1的6个半导体元件23以及U相的下臂半导体元件群、即第2半导体元件群G2的6个半导体元件23，与上述同样地分别设为第1～第6半导体元件23a～23f。该情况下，从两个半导体元件群G1、G2的第1半导体元件23a到外部连接用端子部Ub的距离，与从第6半导体元件23f到外部连接用端子部Ub的距离相同。从两个半导体元件群G1、G2的第2半导体元件23b到外部连接用端子部Ub的距离，与从第5半导体元件23e到外部连接用端子部Ub的距离相同，且该距离比从第1以及第6半导体元件23a、23f到外部连接用端子部Ub的距离短。从两个半导体元件群G1、G2的第3半导体元件23c到外部连接用端子部Ub的距离，与从第4半导体元件23d到外部连接用端子部Ub的距离相同，该距离比从第2以及第5半导体元件23b、23e到外部连接用端子部Ub的距离短。即、通过这样配置外部连接用端子部Ub，使得排列配置在主电路基板22的宽度方向上的多个半导体元件23各自到外部连接用端子部Ub的电流路径中，最远的电流路径与最近的电流路径的差最小。

从U相输出端子U、V相输出端子V以及W相输出端子W的外部连接用端子部Ub、Vb、Wb的上端到主电路基板22的上表面的距离(高度)比主电路基板22的宽度方向的尺寸(宽度)短。

在主电路基板22的长度方向上相邻的第2半导体元件群G2与第3半导体元件群G3之间配置有作为连接电极部的负极侧中继端子25，并且，在第4半导体元件群G4与第5半导体元件群G5之间配置有作为连接电极部的正极侧中继端子26。由此，U相的上臂半导体元件群(第1半导体元件群G1)与正极侧输入电极27相邻，下臂半导体元件群(第2半导体元件群G2)与负极侧中继端子25相邻。V相的上臂半导体元件群(第4半导体元件群G4)与正极侧中继端子26相邻，下臂半导体元件群(第3半导体元件群G3)与负极侧中继端子25相邻。W相的上臂半导体元件群(第5半导体元件群G5)与正极侧中继端子26相邻，下臂半导体元件群(第6的半导体元件群G6)与负极侧输入电极28相邻。此外，正极侧中继端子26以及负极侧中继端子25的高度比U相输出端子U、V相输出端子V以及W相输出端子W的基部Ua、Va、Wa高。

第1半导体元件群G1的漏极用导体图案P与正极侧输入电极27的图案连接用电极部27a电连接。第3以及第5半导体元件群G3、G5的漏极用导体图案P经由正极侧中继端子26与正极侧输入电极27电连接。第2以及第4半导体元件群G2、G4的源极用导体图案P经由负极侧中继端子34与负极侧输入电极28电连接。第6半导体元件群G6的源极用导体图案P经由负极侧中继端子34与负极侧输入电极28的图案连接用电极部28a电连接。在主电路基板22上设置有主电路侧连接器部22b。

第1半导体元件群G1的源电极以及第2半导体元件群G2的漏电极与U相输出端子U的基部Ua电连接。第4半导体元件群G4的源电极以及第3半导体元件群G3的漏电极与V相输出端子V的基部Va电连接。第5半导体元件群G5的源电极以及第6半导体元件群G6的漏电极与W相输出端子W的基部Wa电连接。

如图1以及图2所示，电容器模块30被支承在正极侧输入电极27以及负极侧输入电极28的电容器基板用支承部27f、28f上。该电容器模块30包括电容器基板31和电容器32，形成为与主电路基板22几乎相同的矩形形状，且被配置在主电路基板22的上方。电容器基板31以其下表面与主电路基板22对置的方式被横置，并被层叠在主电路基板22上。

如图4所示，与第1半导体元件群G1(U相的上臂半导体元件群)对应地设置有多个电容器32，并且与第2半导体元件群G2(U相的下臂半导体元件群)对应地设置有多个电容器32。与第4半导体元件群G4(V相的上臂半导体元件群)对应地设置有多个电容器32，并且，与第3半导体元件群G3(V相的下臂半导体元件群)对应地设置有多个电容器32。与第5半导体元件群G5(W相的上臂半导体元件群)对应地设置有多个电容器32，并且，与第6半导体元件群G6(W相的下臂半导体元件群)对应地设置有多个电容器32。

当从上方观察半导体装置10时，对U相、V相以及W相分别而言，半导体元件23被配置在与电容器32的下方重合的位置上。对U相、V相以及W相分别而言，多个电容器32被配置在主电路基板22的宽度方向的两侧。分散在宽度方向的两侧的电容器32分别被配置成，以各相输出端子U、V、W的外部连接用端子部Ub、Vb、Wb为中心而点对称。由此，从各个分散在宽度方向的两侧的电容器32到外部连接用端子部Ub、Vb、Wb的距离相同。

电容器32的正极端子经由正极侧的导体图案与正极侧输入电极27的图案连接用电极部27a连接，电容器32的负极端子经由负极侧的导体图案与负极侧输入电极28的图案连接用电极部28a连接。

如图1以及图2所示，辅助托架50被支承在主电路基板22上。该辅助托架50包括：在主电路基板22的长度方向上延伸的矩形板状的托架主体51、和形成在托架主体51的长度方向的两侧的一对脚部52。一对脚部52被固定在主电路基板22的长度方向的两端，并且，托架主体51被支承于正极侧输入电极27以及负极侧输入电极28的控制电路基板用支承部27g、28g。

控制电路基板40被设置在托架主体51上，经由托架主体51被控制电路基板用支承部27g、28g支承。控制电路基板40形成为与托架主体51几乎相同的矩形形状，并且，控制电路基板40形成为与电容器基板31以及主电路基板22几乎相同的形状。控制电路基板40以其下表面与电容器基板31对置的方式被横置，并层叠在主电路基板22上。

由此，在半导体装置10中，从散热器11向开始上层叠有主电路基板22、电容器基板31以及控制电路基板40，并且三片基板22、31、40相互空有间隔地平行排列。详细而言，在主电路基板22中的半导体元件23的上方配置有电容器基板31，并且，在电容器基板31上的电容器32的上方配置有控制电路基板40。在控制电路基板40上配置有电子元件41。由此，从散热器11开始向上层叠有主电路基板22、半导体元件23、电容器基板31、电容器32、控制电路基板40以及电子元件41。

如图2所示，在整个半导体装置10中，最高位置为正极侧输入电极27、负极侧输入电极28、U相输出端子U、V相输出端子V以及W相输出端子W的上端。在这些正极输入电极27、负极输入电极28以及各输出端子U、V、W的上端的下侧层叠有主电路基板22、电容器基板31、控制电路基板40。如图4所示，在整个半导体装置10中，在主电路基板22的宽度方向以及长度方向，散热器11的尺寸最大，主电路基板22、电容器基板31以及控制电路基板40纳入散热器11所对应的范围内。

在正极侧输入电极27以及负极侧输入电极28中，导电凸缘53被被控制电路基板用支承部27g、28g支承，并且，导电凸缘53与控制电路基板40的导电图案(未图示)电连接。经由该导电凸缘53，正极侧输入电极27以及负极侧输入电极28与控制电路基板40电连接。

在控制电路基板40的上表面设置有由多个电子元件41构成的控制电路，并且，能够利用该控制电路对各半导体元件23进行开关控制，以向车载行驶电机供给电力。在控制电路基板40的上表面设置有控制电路侧连接器部42。控制电路侧连接器部42与主电路基板22的主电路侧连接器部22b通过作为连接部件的扁平电缆55进行信号连接。

接下来，对上述构成的半导体装置10的作用进行说明。

来自车载电池20的直流电流从正极侧输入电极27的外部连接用电极部27c流向图案连接用电极部27a并流过电容器32，并且，流向第1～第6半导体元件群G1～G6。上臂的第1、第4以及第5半导体元件群G1、G4、G5的开关元件Q1、Q4、Q5以及下臂的第2、第3以及第6的半导体元件群G2、G3、G6的开关元件Q2、Q3、Q6被电子元件41控制，分别以规定周期控制接通或断开。由此，交流电流经U相输出端子U、V相输出端子V以及W相输出端子W供给到车载行驶电机，以驱动车载行驶电机。然后，电流从负极侧输入电极28流向车载电池20。

在这样的半导体装置10中，主电路基板22的上方配置有电容器基板31，U相的电容器32被配置于与U相的上臂用的半导体元件(第1半导体元件群G1)以及下臂用的半导体元件(第2半导体元件群G2)的上方重合的位置。V相的电容器32被配置于与V相的上臂用的半导体元件(第4半导体元件群G4)以及下臂用的半导体元件(第3半导体元件群G3)的上方重合的位置。V相的电容器32被配置于与V相的上臂用的半导体元件(第5半导体元件群G5)以及下臂用的半导体元件(第6的半导体元件群G6)的上方重合的位置。

在半导体装置10中，正极侧输入电极27、正极侧中继端子26与各相的上臂用的第1、第4、第5半导体元件群G1、G4、G5相邻地配置，负极侧输入电极28、负极侧中继端子25与下臂用的第2、第3、第6的半导体元件群G2、G3、G6相邻地配置。从电容器基板31到主电路基板22的电流路径被构成为与上下各臂相邻。由此，多个半导体元件23被配置成一列，并且在相互以并联的方式连接的各臂的第1～第6的半导体元件群G1～G6中，从电容器32到各半导体元件23的电流路径得以均等化。

电容器基板用支承部27f、28f形成于正极侧输入电极27以及负极侧输入电极28，并且在这些电容器基板用支承部27f、28f的上部形成有控制电路基板用支承部27g、28g。电容器基板31被电容器基板用支承部27f、28f支承，并且，控制电路基板40被控制电路基板用支承部27g、28g支承。因此，从散热器11开始向上层叠有主电路基板22、电容器基板31以及控制电路基板40，控制电路基板40被配置在比外部连接用端子部Ub、Vb、Wb的上端低的位置上。

在半导体装置10中，若正极侧输入电极27以及负极侧输入电极28的外部连接用电极部27c、28c伴随主电流的流动而发热，则该热从外部连接用电极部27c、28c经由图案连接用电极部27a、28a，向半导体模块12的主电路基板22传递。然后，传递到主电路基板22的热被传递到散热器11，并从散热器11被放热。其结果，正极侧输入电极27以及负极侧输入电极28被冷却，抑制了温度的上升。

电容器32伴随通电而发热，但该热经电容器基板31向正极侧输入电极27以及负极侧输入电极28传递，电容器32被冷却。另外，开关元件Q1～Q6、二极管D1～D6也伴随通电而发热，该热经主电路基板22向散热器11传递，开关元件Q1～Q6、二极管D1～D6得以冷却。

根据上述实施方式，能够获得如下的效果。

(1)半导体装置10在主电路基板22的上方配置有电容器基板31。电容器32被配置于与U相、V相、W相的上臂半导体元件(第1、第4、第5半导体元件群G1、G4、G5)以及下臂半导体元件(第2、第3、第6的半导体元件群G2、G3、G6)分别重合的位置。从电容器基板31到主电路基板22的电流路径被构成为与各臂相邻。因此，在多个半导体元件23被配置成一列的同时，相互以并联的方式连接的上下各臂中，从电容器32到各半导体元件23的电流路径被均等化。由此，在各相中，能够缩小构成各臂的、一列排列的多个半导体元件23间的布线电感之差，并且，能够抑制在特定的半导体元件23中产生过大的浪涌电压的情况。

(2)从电容器32到半导体元件23的电流路径变短，而且半导体元件23与电容器32之间的电流路径几乎没有差别。因此，还能够缩小半导体元件23间的发热量之差。

另外，上述实施方式还可以变更为如下所述的方式。

在上述实施方式中，虽然散热器11为金属板制，但还可以将散热器11变更为热传导率高的合成树脂制。另外，还可以对散热器11设置风扇等，也可以使制冷剂在散热器11内流通。

半导体装置10的用途并不局限于安装于车辆，还可以应用于家电制品、工业机械。

还可以任意变更半导体元件23的数量以及电容器32的数量，也可以配合数量的变更来改变主电路基板22以及电容器基板31的大小。如图5所示那样，将散热器11以及主电路基板22在宽度方向上放大，使半导体元件23的数量比实施方式的多。另外，如图6所示那样，配合半导体元件23的增加，将电容器模块30中的电容器基板31在宽度方向上放大。另外，还可以增加电容器32，以使电容器32位于半导体元件23的上方。此外，还可以如图7所示那样，将电容器32排列在U相的外部连接用端子部Ub的两侧，V相的外部连接用端子部Vb的两侧，以及W相的外部连接用端子部Wb的两侧，以使其遍及整个电容器基板31的宽度方向整体。

开关元件Q1～Q6并不局限于MOSFET，还可以使用其他电力晶体管(例如，IGBT(绝缘栅双极型晶体管))、闸流晶体管(thyristor)。

半导体装置10并不局限于逆变电路，还可以应用于例如，DC-DC转换器。

Claims (1)

1.一种半导体装置，其具有：

半导体模块，是构成三相逆变器电路的各相的上臂半导体元件以及下臂半导体元件分别被排列在主电路基板上，且上述上臂半导体元件以及下臂半导体元件分别由被排列成一列的半导体元件构成的半导体模块；以及

电容器模块，在电容器基板上安装有与上述三相逆变器电路并联连接的多个电容器，

其特征在于，

上述电容器基板被配置在上述主电路基板的上方且与上述主电路基板对置的位置，

在构成上述主电路基板的各相的上述上臂半导体元件、以及上述下臂半导体元件的两侧，设置有将上述电容器基板与上述主电路基板电连接的连接电极部，

当从上方观察时，上述电容器基板上的上述多个电容器被配置于与上述主电路基板的各相的上臂用的半导体元件以及下臂用的半导体元件在上方重合的位置。

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