DE212019000114U1

DE212019000114U1 - Steuermodul und Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE212019000114U1
Application number: DE212019000114.9U
Authority: DE
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2018-10-15
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: WO2020080043A1; JPWO2020080043A1; CN112840547B; JP7413273B2; CN112840547A

Abstract

Steuermodul, das einen Betrieb eines ersten Schaltelements und eines zweiten Schaltelements steuert, wobei das Steuermodul Folgendes aufweist:
mehrere elektronische Teile;
einen Verbinder, der eine Betriebsleistung für das Steuermodul und ein Eingangssignal empfängt; und
eine Leiterplatte, auf der die mehreren elektronischen Teile und der Verbinder montiert sind,
wobei die Leiterplatte Folgendes aufweist: ein erstes Strukturgebiet, das mit einer ersten Verdrahtungsstruktur gebildet ist; ein zweites Strukturgebiet, das mit einer zweiten Verdrahtungsstruktur gebildet ist; ein drittes Strukturgebiet, das mit einer dritten Verdrahtungsstruktur gebildet ist; einen ersten Verbindungspunkt, der elektrisch mit der ersten Verdrahtungsstruktur und dem ersten Schaltelement verbunden ist; und einen zweiten Verbindungspunkt, der elektrisch mit der zweiten Verdrahtungsstruktur und dem zweiten Schaltelement verbunden ist,
wobei das erste Strukturgebiet, das zweite Strukturgebiet und das dritte Strukturgebiet bei Betrachtung in einer Dickenrichtung der Leiterplatte voneinander beabstandet sind,
wobei der erste Verbindungspunkt bei Betrachtung in der Dickenrichtung in einem ersten Richtungssinn einer ersten Richtung senkrecht zur Dickenrichtung mit Bezug auf den zweiten Verbindungspunkt versetzt ist, während er bei Betrachtung in der Dickenrichtung auch in einem ersten Richtungssinn einer zweiten Richtung senkrecht zu sowohl der Dickenrichtung als auch der ersten Richtung mit Bezug auf den zweiten Verbindungspunkt versetzt ist,
wobei sowohl das erste Strukturgebiet als auch das zweite Strukturgebiet bei Betrachtung in der Dickenrichtung einen ersten in dem ersten Richtungssinn der ersten Richtung versetzten Rand, einen zweiten in einem zweiten Richtungssinn der ersten Richtung versetzten Rand, einen dritten in dem ersten Richtungssinn der zweiten Richtung versetzten Rand und einen vierten in einem zweiten Richtungssinn der zweiten Richtung versetzten Rand aufweist,
wobei der erste Rand des ersten Strukturgebiets in dem ersten Richtungssinn der ersten Richtung mit Bezug auf den ersten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt ist,
wobei der zweite Rand des ersten Strukturgebiets in dem ersten Richtungssinn der ersten Richtung mit Bezug auf den zweiten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt ist,
wobei der dritte Rand des ersten Strukturgebiets in dem ersten Richtungssinn der zweiten Richtung mit Bezug auf den dritten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt ist,
wobei das dritte Strukturgebiet ein Bondgebiet, an das der Verbinder gebondet werden soll, aufweist, wobei sich das dritte Strukturgebiet bei Betrachtung in der Dickenrichtung zwischen dem ersten Strukturgebiet und dem zweiten Strukturgebiet befindet, und
wobei sich das Bondgebiet zwischen dem ersten Verbindungspunkt und dem zweiten Verbindungspunkt in der ersten Richtung und in der zweiten Richtung befindet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Steuermodul, das einen Betrieb mehrerer Schaltelemente steuert, und eine Halbleitervorrichtung, die das Steuermodul aufweist.
STAND DER TECHNIK
Es sind Leistungsmodule bekannt, die mehrere Schaltelemente aufweisen, die elektrisch miteinander verbunden sind. Die Schaltelemente sind zum Beispiel ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) oder ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT). Das Schaltelement empfängt ein Steuersignal über einen Steueranschluss (Gate-Anschluss im Fall eines MOSFET) von einem Steuermodul, um zwischen eingeschaltet (verbundener Zustand) und ausgeschaltet (getrennter Zustand) umzuschalten. Beispielsweise offenbart Patentdokument 1 eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die ein Leistungsmodul und ein Steuermodul (Leiterplatte mit einer darauf montierten Steuerung) aufweist. Bei der Leistungsumwandlungsvorrichtung befindet sich das Steuermodul auf einer oberen Seite des Leistungsmoduls.
DOKUMENT NACH DEM STAND DER TECHNIK
Patentdokument
Patentdokument 1: JP-A-2017-108521
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Einer der Vorteile der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein Steuermodul, das hinsichtlich der Steuerung eines Leistungsmoduls einschließlich mehrere Schaltelemente wünschenswerter ist, und eine Halbleitervorrichtung, die ein solches Steuermodul aufweist, bereitzustellen.
Mittel zum Lösen des Problems
Bei einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Steuermodul bereitgestellt, das einen Betrieb eines ersten Schaltelements und eines zweiten Schaltelements steuert, wobei das Steuermodul aufweist: mehrere elektronische Teile; einen Verbinder, der eine Betriebsleistung für das Steuermodul und ein Eingangssignal empfängt; und eine Leiterplatte, auf der die mehreren elektronischen Teile und der Verbinder montiert sind. Die Leiterplatte weist Folgendes auf: ein erstes Strukturgebiet, das mit einer ersten Verdrahtungsstruktur gebildet ist; ein zweites Strukturgebiet, das mit einer zweiten Verdrahtungsstruktur gebildet ist; ein drittes Strukturgebiet, das mit einer dritten Verdrahtungsstruktur gebildet ist; einen ersten Verbindungspunkt, der elektrisch mit der ersten Verdrahtungsstruktur und dem ersten Schaltelement verbunden ist; und einen zweiten Verbindungspunkt, der elektrisch mit der zweiten Verdrahtungsstruktur und dem zweiten Schaltelement verbunden ist. Das erste Strukturgebiet, das zweite Strukturgebiet und das dritte Strukturgebiet sind bei Betrachtung in einer Dickenrichtung der Leiterplatte voneinander beabstandet. Der erste Verbindungspunkt ist bei Betrachtung in der Dickenrichtung in einem ersten Richtungssinn einer ersten Richtung senkrecht zur Dickenrichtung mit Bezug auf den zweiten Verbindungspunkt versetzt, während er bei Betrachtung in der Dickenrichtung auch in einem ersten Richtungssinn einer zweiten Richtung senkrecht zu sowohl der Dickenrichtung als auch der ersten Richtung mit Bezug auf den zweiten Verbindungspunkt versetzt ist. Sowohl das erste Strukturgebiet als auch das zweite Strukturgebiet weist bei Betrachtung in der Dickenrichtung einen ersten in dem ersten Richtungssinn der ersten Richtung versetzten Rand, einen zweiten in einem zweiten Richtungssinn der ersten Richtung versetzten Rand, einen dritten in dem ersten Richtungssinn der zweiten Richtung versetzten Rand und einen vierten in einem zweiten Richtungssinn der zweiten Richtung versetzten Rand auf. Der erste Rand des ersten Strukturgebiets ist in dem ersten Richtungssinn der ersten Richtung mit Bezug auf den ersten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt. Der zweite Rand des ersten Strukturgebiets ist in dem ersten Richtungssinn der ersten Richtung mit Bezug auf den zweiten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt. Der dritte Rand des ersten Strukturgebiets ist in dem ersten Richtungssinn der zweiten Richtung mit Bezug auf den dritten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt. Das dritte Strukturgebiet weist ein Bondgebiet, an das der Verbinder gebondet werden soll, auf, wobei sich das dritte Strukturgebiet bei Betrachtung in der Dickenrichtung zwischen dem ersten Strukturgebiet und dem zweiten Strukturgebiet befindet. Das Bondgebiet befindet sich zwischen dem ersten Verbindungspunkt und dem zweiten Verbindungspunkt in der ersten Richtung und in der zweiten Richtung.
Bei einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Halbleitervorrichtung, die ein Steuermodul gemäß dem ersten Aspekt aufweist, und ein Leistungsmodul einschließlich des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements bereitgestellt.
Vorteil der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Steuermodul, das hinsichtlich der Steuerung eines Leistungsmoduls wünschenswerter ist, sowie eine Halbleitervorrichtung, die ein solches Steuermodul aufweist, bereit.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Schaltkreiskonfiguration einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist ein Schaltbild eines Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises gemäß der ersten Ausführungsform.
3 ist ein Schaltbild eines Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises gemäß der ersten Ausführungsform.
4 ist ein Schaltbild eines gemeinsamen Schaltkreises gemäß der ersten Ausführungsform.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Leistungsmodul gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist eine Draufsicht, die ein Teilelayout auf einer Leiterplatte gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
7 ist eine Draufsicht, die ein Verdrahtungslayout auf der Leiterplatte gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
8 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Leiterplatte gemäß der ersten Ausführungsform.
9 ist eine Draufsicht, die eine erste Verdrahtungsschicht gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
10 ist eine Draufsicht, die eine zweite Verdrahtungsschicht gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
11 ist eine Draufsicht, die eine dritte Verdrahtungsschicht gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
12 ist eine Draufsicht, die eine vierte Verdrahtungsschicht gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
13 ist eine Draufsicht, die eine fünfte Verdrahtungsschicht gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
14 ist eine Draufsicht, die eine sechste Verdrahtungsschicht gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
15 ist ein schematisches Diagramm, das eine Schaltkreiskonfiguration einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
16 ist ein Schaltbild eines Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises gemäß der zweiten Ausführungsform.
17 ist ein Schaltbild eines Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises gemäß der zweiten Ausführungsform.
18 ist ein Schaltbild eines gemeinsamen Schaltkreises gemäß der zweiten Ausführungsform.
19 ist eine Draufsicht, die ein Teilelayout auf einer Leiterplatte gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
20 ist eine Draufsicht, die ein Verdrahtungslayout auf der Leiterplatte gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
21 ist eine Draufsicht, die eine erste Verdrahtungsschicht gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
22 ist eine Draufsicht, die eine zweite Verdrahtungsschicht gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
23 ist eine Draufsicht, die eine dritte Verdrahtungsschicht gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
24 ist eine Draufsicht, die eine vierte Verdrahtungsschicht gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
25 ist ein teilweise extrahiertes Schaltbild eines Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises gemäß einer dritten Ausführungsform.
26 ist ein teilweise extrahiertes Schaltbild eines Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises gemäß der dritten Ausführungsform.
27 ist eine Draufsicht, die ein Teilelayout auf einer Leiterplatte gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
28 ist ein Schaltbild eines Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises gemäß einer vierten Ausführungsform.
29 ist ein Schaltbild eines Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises gemäß der vierten Ausführungsform.
30 ist eine Draufsicht, die ein Teilelayout auf einer Leiterplatte gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
31 ist eine Draufsicht, die ein Verdrahtungslayout auf der Leiterplatte gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
32 ist eine Draufsicht, die ein Teilelayout auf einer Leiterplatte gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.
33 ist eine Draufsicht, die ein Verdrahtungslayout auf der Leiterplatte gemäß der fünften Ausführungsform zeigt.

AUSFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNG
Bevorzugte Ausführungsformen eines Steuermoduls und einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der nachstehend gegebenen Beschreibung erhalten die gleichen oder ähnliche Elemente die gleiche Ziffer und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt. Die Ausdrücke „erster“, „zweiter“, „dritter“ und so weiter, die in der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, dienen lediglich als eine Beschriftung und sollen keine Reihenfolge mit Bezug auf die Objekte, die durch diese Ausdrücke begleitet werden, vorgeben.
Das Steuermodul gemäß der vorliegenden Offenbarung ist auf die Steuerung eines Leistungsmoduls anwendbar. Das Leistungsmodul wird beispielsweise in einem Leistungswandler, wie etwa einem Wechselrichter oder einem Wandler, eingesetzt. In der folgenden Beschreibung wird eine Halbleitervorrichtung einschließlich des Leistungsmoduls und des Steuermoduls als Beispiel verwendet.
<Erste Ausführungsform>
Unter Bezugnahme auf 1 bis 14 wird eine Halbleitervorrichtung A1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
1 veranschaulicht eine allgemeine Konfiguration der Halbleitervorrichtung A1. Wie in 1 gezeigt, weist die Halbleitervorrichtung A1 ein Leistungsmodul PM und ein Steuermodul CM1 auf.
Das Leistungsmodul PM wird beispielsweise durch das Steuermodul CM1 gesteuert, um einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umzuwandeln. Das Leistungsmodul PM ist nicht auf einen DC/AC-Wechselrichter (DC: Direct Current - Gleichstrom; AC: Alternating Current - Wechselstrom) beschränkt, der einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt, sondern kann ein AC/DC-Wandler, der einen Wechselstrom in einen Gleichstrom umwandelt, oder ein DC/DC-Wandler, der einen Gleichstrom in einen Gleichstrom umwandelt (abwärts oder aufwärts wandelt), sein. Das Leistungsmodul PM weist einen Schalt-Schaltkreis SW auf, wie in 1 gezeigt. Die in 1 gezeigte Schaltkreiskonfiguration des Leistungsmoduls PM ist lediglich beispielhaft.
Der Schalt-Schaltkreis SW weist zwei Schaltelemente Q1 und Q2 auf, wie in 1 gezeigt ist. Eine Diode kann antiparallel zu jedem der Schaltelemente Q1 und Q2 geschaltet sein.
Die Schaltelemente Q1 und Q2 sind beispielsweise, wie in 1 gezeigt, MOSFETs. Die Schaltelemente Q1 und Q2 können, ohne auf den MOSFET beschränkt zu sein, ein anderer Typ eines Transistors sein, wie etwa ein IGBT oder ein Bipolartransistor. Die Schaltelemente Q1 und Q2 sind beispielsweise aus Siliziumcarbid (SiC) gebildet. Außer dem SiC können Silicium (Si), Galliumnitrid (GaN) oder Galliumarsenid (GaAs) eingesetzt werden.
Die Schaltelemente Q1 und Q2 weisen jeweils einen Eingangssignalanschluss, einen Ausgangssignalanschluss und einen Steuersignalanschluss auf. Da die Schaltelemente Q1 und Q2 bei dieser Ausführungsform MOSFETs sind, entspricht der Eingangssignalanschluss dem Drain-Anschluss, entspricht der Ausgangssignalanschluss dem Source-Anschluss und entspricht der Steuersignalanschluss dem Gate-Anschluss.
Der Eingangssignalanschluss des Schaltelements Q1 ist mit einem Anschluss P verbunden. Der Anschluss P ist mit einer Verbindungsleitung auf einer Hochpotentialseite einer externen DC-Leistungsquelle (nicht gezeigt) verbunden. Der Ausgangssignalanschluss des Schaltelements Q1 ist mit dem Eingangssignalanschluss des Schaltelements Q2 verbunden. Der Knoten zwischen dem Ausgangssignalanschluss des Schaltelements Q1 und dem Eingangssignalanschluss des Schaltelements Q2 ist mit zwei Anschlüssen O 1 und O 2 verbunden. Die zwei Anschlüsse O 1 und O 2 können beispielsweise ein einziger Anschluss oder drei oder mehr Anschlüsse sein. Der Ausgangssignalanschluss des Schaltelements Q2 ist mit einem Anschluss N verbunden. Der Anschluss N ist mit einer Verbindungsleitung auf einer Niederpotentialseite der externen DC-Leistungsquelle verbunden. Dementsprechend sind in dem Schalt-Schaltkreis SW das Schaltelement Q1 und das Schaltelement Q2 in Reihe verbunden, wobei das erstere als ein oberer Zweig und das letztere als ein unterer Zweig dient. Die jeweiligen Steuersignalanschlüsse der Schaltelemente Q1 und Q2 sind mit dem Steuermodul CM1 verbunden.
Das Steuermodul CM1 steuert den Betrieb des Leistungsmoduls PM, insbesondere der Schaltelemente Q1 und Q2. Das Steuermodul CM1 arbeitet mit einer Leistung, die von einer externen Leistungsquelle DC geliefert wird. Das Steuermodul CM1 weist einen Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10A, einen Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20A und einen gemeinsamen Schaltkreis 30A auf, wie in 1 gezeigt ist.
Der Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10A steuert den Betrieb des Schaltelements Q1, nämlich des oberen Zweigs. Der Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10A gibt ein Steuersignal in den Steuersignalanschluss des Schaltelements Q1 ein, wodurch zwischen eingeschaltet (verbundener Zustand) und ausgeschaltet (getrennter Zustand) des Schaltelements Q1 umgeschaltet wird.
Der Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20A steuert den Betrieb des Schaltelements Q2, nämlich des unteren Zweigs. Der Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20A gibt ein Steuersignal in den Steuersignalanschluss des Schaltelements Q2 ein, wodurch zwischen eingeschaltet (verbundener Zustand) und ausgeschaltet (getrennter Zustand) des Schaltelements Q2 umgeschaltet wird.
Der gemeinsame Schaltkreis 30A ist ein Gebiet in dem Steuermodul CM1, das von dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10A und dem Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20A geteilt wird.
2 bis 4 sind Zeichnungen zum Beschreiben einer Schaltkreiskonfiguration des Steuermoduls CM1. 2 veranschaulicht eine beispielhafte Schaltkreiskonfiguration des Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 10A. 3 veranschaulicht eine beispielhafte Schaltkreiskonfiguration des Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 20A. 4 veranschaulicht eine beispielhafte Schaltkreiskonfiguration des gemeinsamen Schaltkreises 30A.
Der Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10A weist als funktionale Komponenten eine isolierte Leistungsversorgung 11, einen Gate-Treiber-Abschnitt 12, einen Ansteuerungshilfsabschnitt 13, ein Überspannungsschutzelement 14, ein Kurzschlussschutzelement 15, eine Sekundärseitenleistungsversorgung 16 und ein Spannungsschutzelement 17 auf, wie in 2 gezeigt ist. Der Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20A weist als funktionale Komponenten eine isolierte Leistungsversorgung 21, einen Gate-Treiber-Abschnitt 22, einen Ansteuerungshilfsabschnitt 23, einen Überspannungsschutz 24, einen Kurzschlussschutz 25, eine Sekundärseitenleistungsversorgung 26 und einen Spannungsschutz 27 auf, wie in 3 gezeigt ist.
Die isolierten Leistungsversorgungen 11 und 21 erzeugen die Leistung zum Betreiben des Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 10A bzw. des Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 20A. Die isolierte Leistungsversorgung 11 weist einen isolierten Transformator 111 und einen Leistungsversorgungs-IC 112 auf und die isolierte Leistungsversorgung 21 weist einen isolierten Transformator 211 und einen Leistungsversorgungs-IC 212 auf. Die isolierten Transformatoren 111 und 211 transformieren jeweils die Spannung und isolieren zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite. Die Leistungsversorgungs-ICs 112 und 212 befinden sich auf der Eingangsseite der isolierten Transformatoren 111 und 211 (links in 2 und 3), um die Spannung in den isolierten Leistungsversorgungen 11 bzw. 21 zu steuern.
Die Gate-Treiber-Abschnitte 12 und 22 erzeugen jeweils das Steuersignal zum Betreiben des als oberer Zweig dienenden Schaltelements Q1 und des als unterer Zweig dienenden Schaltelements Q2. Der Gate-Treiber-Abschnitt 12 weist einen Steuer-IC 121 auf und der Gate-Treiber-Abschnitt 22 weist einen Steuer-IC 221 auf. Die Steuer-ICs 121 und 221 sind beide exklusive ICs zum Steuern des Betriebs der Schaltelemente Q1 und Q2. Die Steuer-ICs 121 und 221 sind beide darin isoliert. Dementsprechend sind die Steuer-ICs 121 und 221 isolierte Gate-Treiber-ICs. Ferner weisen die Steuer-ICs 121 und 221 jeweils einen Spiegelklemmschaltkreis darin auf. Wenn der Spiegelklemmschaltkreis nicht eingebunden ist, kann ein Spiegelklemmschaltkreis außerhalb jedes der Steuer-ICs 121 und 221 bereitgestellt werden.
Die Ansteuerungshilfsabschnitte 13 und 23 unterstützen die Gate-Treiber-Abschnitte 12 bzw. 22 beim Ansteuern der Schaltelemente Q1 und Q2. Die Ansteuerungshilfsabschnitte 13 und 23 wandeln jeweils das durch den Gate-Treiber-Abschnitt 12 oder 22 erzeugte Steuersignal in ein Signal um, das zur Eingabe in den Steuersignalanschluss des Schaltelements Q1 oder Q2 geeignet ist. Ein solches umgewandeltes Signal wird an das Schaltelement Q1 oder Q2 ausgegeben. Der Ansteuerungshilfsabschnitt 13 weist einen Strombegrenzungsschaltkreis 131, Transistoren 132 und 133 und mehrere Bias-Kondensatoren 134 und 135 auf und der Ansteuerungshilfsabschnitt 23 weist einen Strombegrenzungsschaltkreis 231, Transistoren 232 und 233 und mehrere Bias-Kondensatoren 234 und 235 auf.
Die Strombegrenzungsschaltkreise 131 und 231 sind jeweils mit dem Steuersignalanschluss der Schaltelemente Q1 und Q2 verbunden. Die Strombegrenzungsschaltkreise 131 und 231 bestehen beide aus einer Kombination mehrerer Dioden und mehrerer Widerstände, wie in 2 und 3 gezeigt ist. Die Strombegrenzungsschaltkreise 131 und 231 passen den Widerstand der mehreren Widerstände an, um die Schaltgeschwindigkeit der Schaltelemente Q1 und Q2 anzupassen. Bei dem in 2 und 3 gezeigten Beispiel ermöglicht das Einsetzen der Dioden die individuelle Anpassung der Schaltgeschwindigkeit zum Ein- und Ausschalten der Schaltelemente Q1 und Q2. Die Strombegrenzungsschaltkreise 131 und 231 sind nicht auf die Kombination der mehreren Dioden und der mehreren Widerstände beschränkt, sondern weisen möglicherweise nur die mehreren Widerstände oder einen einzigen Widerstand auf. Die Strombegrenzungsschaltkreise 131 und 231 stellen den Gate-Widerstand der Schaltelemente Q1 bzw. Q2 dar.
Die Transistoren 132 und 133 dienen dem Ein- und Ausschalten des Schaltelements Q1. Die Transistoren 132 und 133 sind sogenannte Vortreiber. Die Transistoren 132 und 133 werden durch den Steuer-IC 121 gesteuert, um ein- und ausgeschaltet zu werden. Obwohl die in 2 gezeigten Transistoren 132 und 133 Bipolartransistoren sind, können verschiedene Arten von Transistoren eingesetzt werden. Wenn der Transistor 132 eingeschaltet ist und der Transistor 133 ausgeschaltet ist, wird das Potential des Steuersignalanschlusses des Schaltelements Q1 erhöht, um die Steuerspannung (Gate-Spannung) zu erhöhen. Dementsprechend wird das Schaltelement Q1 eingeschaltet. Wenn im Gegensatz dazu der Transistor 132 ausgeschaltet ist und der Transistor 133 eingeschaltet ist, wird das Potential des Steuersignalanschlusses des Schaltelements Q1 verringert, um die Steuerspannung (Gate-Spannung) zu verringern. Dementsprechend wird das Schaltelement Q1 ausgeschaltet.
Die Transistoren 232 und 233 dienen dem Ein- und Ausschalten des Schaltelements Q2. Die Transistoren 232 und 233 sind sogenannte Vortreiber. Die Transistoren 232 und 233 werden durch den Steuer-IC 221 gesteuert, um ein- und ausgeschaltet zu werden. Obwohl die in 3 gezeigten Transistoren 232 und 233 Bipolartransistoren sind, können verschiedene Arten von Transistoren eingesetzt werden. Wenn der Transistor 232 eingeschaltet ist und der Transistor 233 ausgeschaltet ist, wird das Potential des Steuersignalanschlusses des Schaltelements Q2 erhöht, um die Steuerspannung (Gate-Spannung) zu erhöhen. Dementsprechend wird das Schaltelement Q2 eingeschaltet. Wenn im Gegensatz dazu der Transistor 232 ausgeschaltet ist und der Transistor 233 eingeschaltet ist, wird das Potential des Steuersignalanschlusses des Schaltelements Q2 verringert, um die Steuerspannung (Gate-Spannung) zu verringern. Dementsprechend wird das Schaltelement Q2 ausgeschaltet.
Die Bias-Kondensatoren 134 und 234 stellen jeweils einen Strom auf der positiven Bias-Seite bereit und die Bias-Kondensatoren 135 und 235 stellen jeweils einen Strom auf der negativen Bias-Seite bereit.
In dem Ansteuerungshilfsabschnitt 13 ist, wenn das Schaltelement Q1 eingeschaltet ist, der Transistor 132 eingeschaltet und ist der Transistor 133 ausgeschaltet. In diesem Zustand fließt der Strom von dem Ausgangssignalanschluss des Schaltelements Q1 durch den Bias-Kondensator 134, den Transistor 132 und den Strombegrenzungsschaltkreis 131 (Diode und die mehreren Widerstände auf der oberen Seite in 2) zu dem Steuersignalanschluss des Schaltelements Q1. Wenn das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist, ist der Transistor 132 ausgeschaltet und ist der Transistor 133 eingeschaltet, wie oben beschrieben ist. In diesem Zustand fließt der Strom von dem Steuersignalanschluss des Schaltelements Q1 durch den Strombegrenzungsschaltkreis 131 (Diode und die mehreren Widerstände auf der unteren Seite in 2), den Transistor 133, den Transistor 132 und den Bias-Kondensator 135 zu dem Ausgangssignalanschluss des Schaltelements Q1. Dies gilt auch für den Ansteuerungshilfsabschnitt 23.
Die Überspannungsschutzelemente 14 und 24 dienen dazu, den Steuersignalanschluss der Schaltelemente Q1 bzw. Q2 vor einer Überspannung zu schützen.
Die Kurzschlussschutzelemente 15 und 25 dienen dazu, die Schaltelemente Q1 bzw. Q2 vor einem Kurzschluss zu schützen. Das Kurzschlussschutzelement 15 weist zwei Dioden 151 auf, wie in 2 gezeigt ist, und das Kurzschlussschutzelement 25 weist zwei Dioden 251 auf, wie in 3 gezeigt ist. Die Spannungen, die von der Anodenseitenanschlussspannung der beiden Dioden 151 durch zwei Widerstände R1 geteilt werden, werden in einen SCPIN-Anschluss des Steuer-IC 121 eingegeben. Ebenso werden die Spannungen, die von der Anodenseitenanschlussspannung der beiden Dioden 251 durch zwei Widerstände R2 geteilt werden, in einen SCPIN-Anschluss des Steuer-IC 221 eingegeben. Die Kurzschlussschutzelemente 15 und 25 ermöglichen es den Steuer-ICs 121 bzw. 221, einen Kurzschluss durch Detektieren der Spannung zu detektieren. Wenn beispielsweise in dem Schaltelement Q1 oder Q2 ein Kurzschluss entsteht, fließt ein großer Strom durch das Schaltelement Q1 oder Q2. Zu diesem Zeitpunkt steigt die Anodenseitenanschlussspannung des Kurzschlussschutzelements 15 oder 25 an. Daher können die Steuer-ICs 121 und 221 einen übermäßigen Strom, mit anderen Worten einen Kurzschluss, in den Schaltelementen Q1 und Q2 detektieren, indem sie die in den SCPIN-Anschluss eingegebene Spannung überwachen.
Die Sekundärseitenleistungsversorgungen 16 und 26 befinden sich jeweils in einer hinteren Stufe der isolierten Leistungsversorgungen 11 und 21 (auf der rechten Seite in 2 und 3). Die Sekundärseitenleistungsversorgungen 16 und 26 wandeln die Ausgabe der isolierten Leistungsversorgungen 11 bzw. 21 in eine geeignete Spannung um. Die Sekundärseitenleistungsversorgung 16 weist einen LDO 161, wie in 2 gezeigt, auf und die Sekundärseitenleistungsversorgung 26 weist einen LDO 261, wie in 3 gezeigt, auf. Die LDOs 161 und 261 sind Low-Dropout-Linearregler.
Die Spannungsschutzelemente 17 und 27 überwachen jeweils eine Überspannung und eine Unterspannung, um die Leistungsquelle zu schützen. Wenn eine Überspannung oder eine Unterspannung auftritt, bewirken die Spannungsschutzelemente 17 bzw. 27, dass die Gate-Treiber-Abschnitte 12 und 22 die Steuer-ICs 121 und 221 erzwungen abschalten. Das Spannungsschutzelement 17 weist mehrere Komparatoren 171, wie in 2 gezeigt, auf und das Spannungsschutzelement 27 weist mehrere Komparatoren 271, wie in 3 gezeigt, auf.
Der gemeinsame Schaltkreis 30A ist das Gebiet in dem Steuermodul CM1, das durch den Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10A und den Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20A gemeinsam genutzt wird. 4 zeigt eine ausführliche Schaltkreiskonfiguration des gemeinsamen Schaltkreises 30A. Der gemeinsame Schaltkreis 30A weist, wie in 4 gezeigt, einen Eingangsfilterabschnitt 31, eine Primärseitenleistungsversorgung 32, einen Logikschaltkreis 33 und einen Thermistorausgangsabschnitt 34 auf.
Der Eingangsfilterabschnitt 31 stabilisiert eine DC-Spannung VCC, die von der externen Leistungsquelle DC bereitgestellt wird.
Die Primärseitenleistungsversorgung 32 befindet sich in einer hinteren Stufe des Eingangsfilterabschnitts 31 (auf der rechten Seite in 4). Die Primärseitenleistungsversorgung 32 wandelt die Ausgabe des Eingangsfilterabschnitts 31 in eine geeignete Spannung um. Die Primärseitenleistungsversorgung 32 weist, wie in 4 gezeigt, einen LDO 321 auf. Der LDO 321 ist ein Low-Dropout-Linearregler und wirkt als eine Leistungsquelle für den Logikschaltkreis 33.
Der Logikschaltkreis 33 empfängt ein Aktivierungssignal, ein Fehlersignal von dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10A und ein Fehlersignal von dem Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20A. Der Logikschaltkreis 33 deaktiviert den Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20A, beispielsweise wenn ein Fehler in dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10A auftritt, und umgekehrt gemäß dem empfangenen Signal.
Der Thermistorausgangsabschnitt 34 empfängt ein Signal von einem außerhalb bereitgestellten Thermistor durch einen Anschluss TH1 oder TH2, um eine abnormale Temperatur zu detektieren.
Mehrere Anschlüsse CP in 2 bis 4 sind externe Anschlüsse, die verwendet werden, um die Betriebsleistung für das Steuermodul CM1 und Eingangssignale in das Steuermodul CM1 einzugeben. Die mehreren Anschlüsse CP sind ein Teil der Verbinder CNT1, die nachfolgend beschrieben werden.
5 bis 14 sind Zeichnungen zum Beschreiben der Vorrichtungsstruktur der Halbleitervorrichtung A1 gemäß der ersten Ausführungsform. Der Einfachheit halber werden in der Beschreibung drei zueinander senkrechte Richtungen in 5 bis 14 als x-Richtung, y-Richtung und z-Richtung definiert. Bei Bedarf wird eine Seite in der x-Richtung als x1-Seite definiert und wird die andere Seite in der x-Richtung als x2-Seite definiert. Gleichermaßen wird eine Seite in der y-Richtung als y1-Seite definiert, wird die andere Seite in der y-Richtung als y2-Seite definiert, wird eine Seite in der z-Richtung als z1-Seite definiert und wird die andere Seite in der z-Richtung als z2-Seite definiert. Die z-Richtung entspricht der Dickenrichtung der Halbleitervorrichtung A1. Außerdem kann die z1-Seite als untere Seite bezeichnet werden und kann die z2-Seite als obere Seite bezeichnet werden.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die die Vorrichtungsstruktur des Leistungsmoduls PM zeigt. Wie in 5 gezeigt, weist das Leistungsmodul PM als Vorrichtungsstruktur mehrere Leistungsanschlüsse 51, mehrere Signalanschlüsse 52, ein Gehäuse 53 und eine obere Platte 54 auf. Die Schaltelemente Q1 und Q2 sind innerhalb des Leistungsmoduls PM eingebunden.
Die mehreren Leistungsanschlüsse 51 weisen zwei Leistungsversorgungsanschlüsse 511 und 512 und zwei Ausgangsanschlüsse 513 und 514 auf.
Die zwei Leistungsversorgungsanschlüsse 511 und 512 sind mit der DC-Leistungsquelle (nicht gezeigt) verbunden, die außerhalb der Halbleitervorrichtung A1 bereitgestellt ist. Die zwei Leistungsversorgungsanschlüsse 511 und 512 werden durch das Gehäuse 53 gehalten. Die Leistungsversorgungsanschlüsse 511 und 512 sind beide aus einer dünnen Metallplatte, zum Beispiel aus Kupfer, gebildet. Die Oberfläche der dünnen Metallplatte kann mit Nickel (N) plattiert sein. Der Leistungsversorgungsanschluss 511 ist die positive Elektrode (P-Anschluss) des Leistungsmoduls PM. Der Leistungsversorgungsanschluss 512 ist die negative Elektrode (N-Anschluss) des Leistungsmoduls PM. Die zwei Leistungsversorgungsanschlüsse 511 und 512 sind in der y-Richtung voneinander beabstandet. Die Leistungsversorgungsanschlüsse 511 und 512 weisen jeweils die gleiche Form auf. Jeder der Leistungsversorgungsanschlüsse 511 und 512 ist teilweise nach außerhalb des Leistungsmoduls PM freigelegt und weist ein Verbindungsloch auf, das in einem Teil senkrecht zu der z-Richtung gebildet ist, so dass es in der z-Richtung hindurchgeht. In das Verbindungsloch ist ein Befestigungselement, wie etwa ein Bolzen, eingesetzt. Der Leistungsversorgungsanschluss 511 ist mit dem Eingangssignalanschluss des Schaltelements Q1 innerhalb des Leistungsmoduls PM verbunden und der Leistungsversorgungsanschluss 512 ist mit dem Ausgangssignalanschluss des Schaltelements Q2 innerhalb des Leistungsmoduls PM verbunden. Der Leistungsversorgungsanschluss 511 entspricht dem Anschluss P in der in 1 gezeigten Schaltkreiskonfiguration und der Leistungsversorgungsanschluss 512 entspricht dem Anschluss N in der in 1 gezeigten Schaltkreiskonfiguration.
Die zwei Ausgangsanschlüsse 513 und 514 sind mit einer Last verbunden, die sich außerhalb der Halbleitervorrichtung A1 befindet, wie etwa mit einem Motor. Die zwei Ausgangsanschlüsse 513 und 514 werden durch das Gehäuse 53 gehalten. Die Ausgangsanschlüsse 513 und 514 bestehen beide aus einer dünnen Metallplatte aus dem gleichen Material wie die der Leistungsversorgungsanschlüsse 511 und 512. Die Oberfläche der dünnen Metallplatte kann mit Nickel (N) plattiert sein. Die zwei Ausgangsanschlüsse 513 und 514 befinden sich auf der in der x-Richtung gegenüberliegenden Seite der Leistungsversorgungsanschlüsse 511 und 512. Die zwei Ausgangsanschlüsse 513 und 514 sind in der y-Richtung voneinander beabstandet. Die zwei Ausgangsanschlüsse 513 und 514 können in einem einzigen einheitlichen Körper gebildet sein, anstatt in mehrere Stücke aufgeteilt zu sein. Die Leistungsversorgungsanschlüsse 513 und 514 weisen jeweils die gleiche Form auf. Jeder der Leistungsversorgungsanschlüsse 513 und 514 ist teilweise nach außerhalb des Leistungsmoduls PM freigelegt und weist ein Verbindungsloch auf, das in einem Teil senkrecht zu der z-Richtung gebildet ist, so dass es in der z-Richtung hindurchgeht. In das Verbindungsloch ist ein Befestigungselement, wie etwa ein Bolzen, eingesetzt. Die Ausgangsanschlüsse 513 und 514 sind beide elektrisch mit dem Knoten zwischen dem Ausgangssignalanschluss des Schaltelements Q1 und dem Eingangssignalanschluss des Schaltelements Q2 verbunden. Der Ausgangsanschluss 513 entspricht dem Anschluss Q1 in der in 1 gezeigten Schaltkreiskonfiguration und der Ausgangsanschluss 514 entspricht dem Anschluss Q2 in der in 1 gezeigten Schaltkreiskonfiguration.
Die mehreren Signalanschlüsse 52 dienen als ein Eingangsanschluss oder Ausgangsanschluss von Signalen zum Steuern der Schaltelemente Q1 und Q2 des Leistungsmoduls PM. Die mehreren Signalanschlüsse 52 weisen ein Paar von Steuersignalanschlüssen 521A und 521B, ein Paar von Elementstromdetektionsanschlüssen 522A und 522B, ein Paar von Ausgangssignalanschlüssen 523A und 523B, einen Source-Strom-Detektion-Anschluss 524 und zwei Thermistoranschlüsse 525 auf.
Das Paar der Steuersignalanschlüsse 521A und 521B ist ein Element der externen Verbindungsanschlüsse des Leistungsmoduls PM. Das Paar der Steuersignalanschlüsse 521A und 521B ist mit dem Steuermodul CM1 verbunden. Das Paar der Steuersignalanschlüsse 521A und 521B wird durch das Gehäuse 53 gehalten. Das Paar der Steuersignalanschlüsse 521A und 521B ist jeweils teilweise nach außerhalb des Leistungsmoduls PM freigelegt und der freigelegte Teil steht von der oberen Platte 54 zu der z2-Seite hin hervor. Das Paar der Steuersignalanschlüsse 521A und 521B ist aus einer Metallschiene, beispielsweise Kupfer, gebildet. Die Oberfläche der Metallschiene ist mit Zinn (Sn) plattiert. Eine Nickelplattierung kann zwischen der Oberfläche der Metallschiene und der Zinnplattierung bereitgestellt sein. Der Steuersignalanschluss 521A ist elektrisch mit dem Steuersignalanschluss (Gate-Anschluss) des Schaltelements Q1 verbunden und der Steuersignalanschluss 521B ist elektrisch mit dem Steuersignalanschluss (Gate-Anschluss) des Schaltelements Q2 verbunden. Der Steuersignalanschluss 521A entspricht dem Anschluss G1 in der in 1 gezeigten Schaltkreiskonfiguration und der Steuersignalanschluss 521B entspricht dem Anschluss G2 in der in 1 gezeigten Schaltkreiskonfiguration.
Das Paar der Elementstromdetektionsanschlüsse 522A und 522B ist ein Element der externen Verbindungsanschlüsse des Leistungsmoduls PM. Das Paar der Elementstromdetektionsanschlüsse 522A und 522B ist mit dem Steuermodul CM1 verbunden. Das Paar der Elementstromdetektionsanschlüsse 522A und 522B wird durch das Gehäuse 53 gehalten. Das Paar der Elementstromdetektionsanschlüsse 522A und 522B steht jeweils in der z-Richtung zu der Seite hin hervor, auf der das Paar der Steuersignalanschlüsse 521A und 521B hervorsteht. Das Paar der Elementstromdetektionsanschlüsse 522A und 522B ist jeweils aus einer Metallschiene aus dem gleichen Material wie jenes des Paares der Steuersignalanschlüsse 521A und 521B gebildet. Das Paar der Elementstromdetektionsanschlüsse 522A und 522B weist jeweils die gleiche Form wie jene des Paares der Steuersignalanschlüsse 521A und 521 B auf. Der Elementstromdetektionsanschluss 522A ist elektrisch mit dem Ausgangssignalanschluss (Source-Anschluss) des Schaltelements Q1 verbunden und der Elementstromdetektionsanschluss 522B ist elektrisch mit dem Ausgangssignalanschluss (Source-Anschluss) des Schaltelements Q2 verbunden. Die Elementstromdetektionsanschlüsse 522A entsprechen dem Anschluss S1 in der in 1 gezeigten Schaltkreiskonfiguration und die Elementstromdetektionsanschlüsse 522B entsprechen dem Anschluss S2 in der in 1 gezeigten Schaltkreiskonfiguration.
Das Paar der Steuersignalanschlüsse 523A und 523B ist ein Element der externen Verbindungsanschlüsse des Leistungsmoduls PM. Das Paar der Ausgangssignalanschlüsse 523A und 523B ist mit dem Steuermodul CM1 verbunden. Das Paar der Ausgangssignalanschlüsse 523A und 523B wird durch das Gehäuse 53 gehalten. Das Paar der Ausgangssignalanschlüsse 523A und 523B steht jeweils in der z-Richtung zu der Seite hin hervor, auf der das Paar der Steuersignalanschlüsse 521A und 521B hervorsteht. Das Paar der Ausgangssignalanschlüsse 523A und 523B ist jeweils aus einer Metallschiene aus dem gleichen Material wie jenes des Paares der Steuersignalanschlüsse 521A und 521B gebildet. Das Paar der Ausgangssignalanschlüsse 523A und 523B weist jeweils die gleiche Form wie jene des Paares der Steuersignalanschlüsse 521A und 521B auf. Der Ausgangssignalanschluss 523A ist elektrisch mit dem Ausgangssignalanschluss (Source-Anschluss) des Schaltelements Q1 verbunden und der Ausgangssignalanschluss 523B ist elektrisch mit dem Ausgangssignalanschluss (Source-Anschluss) des Schaltelements Q2 verbunden. Der Ausgangssignalanschluss 523A entspricht dem Anschluss SS1 in der in 1 gezeigten Schaltkreiskonfiguration und der Ausgangssignalanschluss 523B entspricht dem Anschluss SS2 in der in 1 gezeigten Schaltkreiskonfiguration.
Der Source-Stromdetektionsanschluss 524 ist ein Element der externen Verbindungsanschlüsse des Leistungsmoduls PM. Der Source-Stromdetektionsanschluss 524 ist mit dem Steuermodul CM1 verbunden. Der Source-Stromdetektionsanschluss 524 wird durch das Gehäuse 53 gehalten. Der Source-Stromdetektionsanschluss 524 steht in der z-Richtung zu der Seite hin hervor, auf der das Paar der Steuersignalanschlüsse 521A und 521B hervorsteht. Der Source-Stromdetektionsanschluss 524 ist aus einer Metallschiene aus dem gleichen Material wie jenes des Paares der Steuersignalanschlüsse 521A und 521B gebildet. Der Source-Stromdetektionsanschluss 524 weist die gleiche Form wie jene des Paares der Steuersignalanschlüsse 521A und 521B auf. Der Source-Stromdetektionsanschluss 524 ist elektrisch mit dem Eingangssignalanschluss (Drain-Anschluss) des Schaltelements Q1 verbunden. Der Source-Stromdetektionsanschluss 524 entspricht dem Anschluss DS1 in der in 1 gezeigten Schaltkreiskonfiguration.
Die zwei Thermistoranschlüsse 525 sind ein Element der externen Verbindungsanschlüsse des Leistungsmoduls PM. Die zwei Thermistoranschlüsse 525 sind mit dem Steuermodul CM1 verbunden. Die zwei Thermistoranschlüsse 525 werden durch das Gehäuse 53 gehalten. Die zwei Thermistoranschlüsse 525 stehen beide in der z-Richtung zu der Seite hin hervor, auf der das Paar der Steuersignalanschlüsse 521A und 521B hervorsteht. Die zwei Thermistoranschlüsse 525 sind beide aus einer Metallschiene aus dem gleichen Material wie jenes des Paares der Steuersignalanschlüsse 521A und 521B gebildet. Die zwei Thermistoranschlüsse 525 weisen beide die gleiche Form wie jene des Paares der Steuersignalanschlüsse 521A und 521B auf. Die zwei Thermistoranschlüsse 525 entsprechen jeweils dem Anschluss SS1 in der in 1 gezeigten Schaltkreiskonfiguration und der Ausgangssignalanschluss 523B entspricht den Anschlüssen TH1 und TH2 in der in 4 gezeigten Schaltkreiskonfiguration.
Das Gehäuse 53 umschließt die Schaltelemente Q1 und Q2. Das Gehäuse 53 ist aus einem elektrisch isolierenden und hoch hitzebeständigen Kunstharz, wie etwa Polyphenylensulfid (PPS), gebildet.
Die obere Platte 54 bedeckt das innere Gebiet des Leistungsmoduls PM, das durch das Gehäuse 53 definiert ist. Die obere Platte 54 ist aus einem elektrisch isolierenden Kunstharz gebildet. Das Steuermodul CM1 ist auf der oberen Platte 54 montiert.
In dem Leistungsmodul PM sind die Steuersignalanschlüsse 521A und die Elementstromdetektionsanschlüsse 522A und der Ausgangssignalanschluss 523A in der x-Richtung ausgerichtet und befinden sich in einer Draufsicht auf der y1-Seite, wie in 5 gezeigt ist. Diese Anschlüsse sind angrenzend aneinander angeordnet. Zusätzlich befinden sich die Steuersignalanschlüsse 521A und die Elementstromdetektionsanschlüsse 522A und der Ausgangssignalanschluss 523A in einer Draufsicht auf der x1-Seite mit Bezug auf das Zentrum des Leistungsmoduls PM in der x-Richtung.
In dem Leistungsmodul PM sind der Steuersignalanschluss 521B, die Elementstromdetektionsanschlüsse 522B und der Ausgangssignalanschluss 523B in der x-Richtung ausgerichtet und befinden sich in einer Draufsicht auf der y2-Seite, wie in 5 gezeigt ist. Diese Anschlüsse sind angrenzend aneinander angeordnet. Der Steuersignalanschluss 521B, die Elementstromdetektionsanschlüsse 522B und der Ausgangssignalanschluss 523B befinden sich in einer Draufsicht auf der x2-Seite mit Bezug auf das Zentrum des Leistungsmoduls PM in der x-Richtung.
In dem Leistungsmodul PM sind der Steuersignalanschluss 521A und der Steuersignalanschluss 521B im Allgemeinen punktsymmetrisch mit Bezug auf den Mittelpunkt P1 des Leistungsmoduls PM in einer Draufsicht angeordnet, wie in 5 gezeigt ist. Die Elementstromdetektionsanschlüsse 522A und die Elementstromdetektionsanschlüsse 522B sind im Allgemeinen punktsymmetrisch mit Bezug auf den Mittelpunkt P1 des Leistungsmoduls PM in einer Draufsicht angeordnet, wie in 5 gezeigt ist. Der Ausgangssignalanschluss 523A und der Ausgangssignalanschluss 523B sind im Allgemeinen punktsymmetrisch mit Bezug auf den Mittelpunkt P1 des Leistungsmoduls PM in einer Draufsicht angeordnet, wie in 5 gezeigt ist. Der Mittelpunkt P1 entspricht dem Schnittpunkt der Mittellinie, die die Mitte zwischen den Enden des Leistungsmoduls PM in der x-Richtung durchläuft, und der Mittellinie, die die Mitte zwischen den Enden in der y-Richtung durchläuft.
In dem Leistungsmodul PM befindet sich der Source-Stromdetektionsanschluss 524 auf der y1-Seite und auf der x1-Seite des Leistungsmoduls PM, wie in 5 gezeigt ist. Die zwei Thermistoranschlüsse 525 befinden sich auf der y1-Seite und auf der x2-Seite des Leistungsmoduls PM, wie in 5 gezeigt ist. Die zwei Thermistoranschlüsse 525 sind angrenzend aneinander angeordnet. Der Steuersignalanschluss 521A, der Elementstromdetektionsanschluss 522A, der Ausgangssignalanschluss 523A, der Source-Stromdetektionsanschluss 524 und die zwei Thermistoranschlüsse 525 überlappen einander bei Betrachtung in der x-Richtung.
Das Steuermodul CM1 weist als Vorrichtungsstruktur eine Leiterplatte 60, einen Verbinder CNT1 und mehrere elektronische Teile auf. Die mehreren elektronischen Teile und der Verbinder CNT1 sind auf der Leiterplatte 60 montiert. Die mehreren elektronischen Teile weisen eine erste Teilegruppe, eine zweite Teilegruppe und eine dritte Teilegruppe auf. Die erste Teilegruppe weist einen Satz elektronischer Teile auf, die den in 2 gezeigten Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10A darstellen. Dementsprechend steuert die erste Teilegruppe den Betrieb des Schaltelements Q1. Die zweite Teilegruppe weist einen Satz elektronischer Teile auf, die den in 3 gezeigten Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20A darstellen. Dementsprechend steuert die zweite Teilegruppe den Betrieb des Schaltelements Q2. Die dritte Teilegruppe weist einen Satz elektronischer Teile auf, die den in 4 gezeigten gemeinsamen Schaltkreis 30A darstellen.
6 und 7 sind Draufsichten, die die Vorrichtungsstruktur des Steuermoduls CM1 zeigen. 6 veranschaulicht das Teilelayout auf der Leiterplatte 60. 7 veranschaulicht das Verdrahtungslayout auf der Leiterplatte 60. In 7 sind die mehreren elektronischen Teile und der Verbinder CNT1 durch imaginäre Linien (gestrichelte Linien) angegeben.
Der Verbinder CNT1 ist eine Hardwareschnittstelle zum Eingeben der Betriebsleistung und der Signale in das Steuermodul CM1. Der Verbinder CNT1 ist auf der z2-seitigen Oberfläche der Leiterplatte 60 montiert. Der Verbinder CNT1 weist eine im Allgemeinen rechteckige feste Form auf. Der Verbinder CNT1 ist, wie in 6 gezeigt, so angeordnet, dass die langen Seiten des Verbinders CNT1 im Allgemeinen parallel zu den kurzen Seiten der Leiterplatte 60 werden. Der Verbinder CNT1 weist in einer Draufsicht eine rechteckige Form auf, die sich in der y-Richtung erstreckt. Der Verbinder CNT1 ist so montiert, dass ein Anschluss einer externen Vorrichtung von der z2-Seite aus verbunden werden kann. Dementsprechend ist der Einführungsteil des Verbinders CNT1 nach oben (zu der z2-Seite) orientiert.
Der Verbinder CNT1 überlappt die Mittellinie LCx der Leiterplatte 60 in der x-Richtung in einer Draufsicht und überlappt auch die Mittellinie LCy der Leiterplatte 60 in der y-Richtung in einer Draufsicht, wie in 6 gezeigt ist. Außerdem überlappt der Verbinder CNT1 den Schnittpunkt P2 der zwei diagonalen Linien LD1 und LD2 der Leiterplatte 60 in einer Draufsicht. Bei dieser Ausführungsform weist die Leiterplatte 60 in einer Draufsicht eine rechteckige Form auf und die Mittellinie LCx und die Mittellinie LCy durchlaufen beide den Schnittpunkt P2 der zwei diagonalen Linien LD1 und LD2 der Leiterplatte 60 in einer Draufsicht. Somit befindet sich der Verbinder CNT1 in einer Draufsicht in dem Zentrum der Leiterplatte 60. Die erste Teilegruppe und die zweite Teilegruppe sind im Allgemeinen punktsymmetrisch mit Bezug auf den Verbinder CNT1 angeordnet.
Wie in 6 gezeigt, befindet sich die isolierte Leistungsversorgung 11 in einer Draufsicht auf der x1-Seite und auf der y2-Seite auf der Leiterplatte 60. Angrenzend an die isolierte Leistungsversorgung 11 auf der x2-Seite befindet sich der Gate-Treiber-Abschnitt 12. Auf der y1-Seite des Gate-Treiber-Abschnitts 12 befinden sich das Spannungsschutzelement 17, der Ansteuerungshilfsabschnitt 13 und das Überspannungsschutzelement 14 in dieser Reihenfolge. Außerdem befindet sich die Sekundärseitenleistungsversorgung 16 auf der y1-Seite der isolierten Leistungsversorgung 11.
Wie in 6 gezeigt, befindet sich die isolierte Leistungsversorgung 21 in einer Draufsicht auf der x2-Seite und auf der y1-Seite auf der Leiterplatte 60. Angrenzend an die isolierte Leistungsversorgung 21 auf der x1-Seite befindet sich der Gate-Treiber-Abschnitt 22. Auf der y2-Seite des Gate-Treiber-Abschnitts 22 befinden sich der Ansteuerungshilfsabschnitt 23 und das Überspannungsschutzelement 24 in dieser Reihenfolge. Außerdem befinden sich die Sekundärseitenleistungsversorgung 26 und das Spannungsschutzelement 27 in dieser Reihenfolge auf der y2-Seite der isolierten Leistungsversorgung 21.
Wie in 6 gezeigt, befinden sich die Kurzschlussschutzelemente 15 und 25 in einer Draufsicht auf der x1-Seite und auf der y1-Seite auf der Leiterplatte 60.
Wie in 6 und 7 gezeigt, weist die Leiterplatte 60 in einer Draufsicht eine allgemein rechteckige Form auf. Die Leiterplatte 60 weist in einer Draufsicht ein Paar von ersten Rändern 60a, die sich jeweils in der x-Richtung erstrecken, und ein Paar von zweiten Rändern 60b, die sich jeweils in der y-Richtung erstrecken, auf. Die ersten Ränder 60a sind länger als die zweiten Ränder 60b. Dementsprechend weist die Leiterplatte 60 eine rechteckige mit den langen Seiten auf, die sich in der x-Richtung erstrecken.
Die Leiterplatte 60 ist eine mehrschichtige Leiterplatte. Die Leiterplatte 60 weist mehrere Verdrahtungsschichten Ly auf, die über eine Isolationsschicht dazwischen aufeinander gestapelt sind. Bei dieser Ausführungsform weist die Leiterplatte 60 eine erste Verdrahtungsschicht Ly1, eine zweite Verdrahtungsschicht Ly2, eine dritte Verdrahtungsschicht Ly3, eine vierte Verdrahtungsschicht Ly4, eine fünfte Verdrahtungsschicht Ly5 und eine sechste Verdrahtungsschicht Ly6 auf. 8 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die mehrschichtige Struktur der Leiterplatte 60, nämlich die Verdrahtungsschichten Ly1 bis Ly6, zeigt. Obwohl dies nicht gezeigt ist, liegt eine Isolationsschicht zwischen den angrenzenden der Verdrahtungsschichten Ly1 bis Ly6. Die erste Verdrahtungsschicht Ly1 stellt die Oberflächenschicht der Leiterplatte 60 auf der z2-Seite dar. Die sechste Verdrahtungsschicht Ly6 stellt die Oberflächenschicht der Leiterplatte 60 auf der z1-Seite dar.
9 ist eine Draufsicht, die die erste Verdrahtungsschicht Ly1 zeigt. Auf der ersten Verdrahtungsschicht Ly1 ist eine Verdrahtung strukturiert, wie zum Beispiel in 9 gezeigt ist. 10 ist eine Draufsicht, die die zweite Verdrahtungsschicht Ly2 zeigt. Auf der zweiten Verdrahtungsschicht Ly2 ist eine Verdrahtung strukturiert, wie zum Beispiel in 10 gezeigt ist. 11 ist eine Draufsicht, die die dritte Verdrahtungsschicht Ly3 zeigt. Auf der dritten Verdrahtungsschicht Ly3 ist eine Verdrahtung strukturiert, wie zum Beispiel in 11 gezeigt ist. 12 ist eine Draufsicht, die die vierte Verdrahtungsschicht Ly4 zeigt. Auf der vierten Verdrahtungsschicht Ly4 ist eine Verdrahtung strukturiert, wie zum Beispiel in 12 gezeigt ist. 13 ist eine Draufsicht, die die fünfte Verdrahtungsschicht Ly5 zeigt. Auf der fünften Verdrahtungsschicht Ly5 ist eine Verdrahtung strukturiert, wie zum Beispiel in 13 gezeigt ist. 14 ist eine Draufsicht, die die sechste Verdrahtungsschicht Ly6 zeigt. Auf der sechsten Verdrahtungsschicht Ly6 ist eine Verdrahtung strukturiert, wie zum Beispiel in 14 gezeigt ist.
Die Leiterplatte 60 weist, wie in 6 bis 14 gezeigt, mehrere Anschlussverbindungspunkte 70, ein erstes Strukturgebiet 81, ein zweites Strukturgebiet 82, ein drittes Strukturgebiet 83, ein erstes Isolationsgebiet 91 und ein zweites Isolationsgebiet 92 auf.
Die mehreren Anschlussverbindungspunkte 70 sind jeweils so ausgebildet, dass sie die Leiterplatte 60 in der z-Richtung durchdringen und die Signalanschlüsse 52 des Leistungsmoduls PM werden durch die jeweiligen Anschlussverbindungspunkte 70 eingefügt. Bei dieser Ausführungsform weisen die mehreren Anschlussverbindungspunkte 70 ein Paar von Steuersignalverbindungspunkten 71A und 71B, ein Paar von Elementstromdetektionsverbindungspunkten 72A und 72B, ein Paar von Ausgangssignalverbindungspunkten 73A und 73B, einen Source-Stromdetektionsverbindungspunkt 74 und zwei Thermistorverbindungspunkte 75 auf. Der Steuersignalverbindungspunkt 71A, der Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72A und der Ausgangssignalverbindungspunkt 73A werden gemeinsam als Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A bezeichnet. Ebenso werden der Steuersignalverbindungspunkt 71B, der Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72B und der Ausgangssignalverbindungspunkt 73B gemeinsam als Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B bezeichnet.
In dem Steuersignalverbindungspunkt 71A ist der Steuersignalanschluss 521A eingefügt und der Steuersignalverbindungspunkt 71A ist elektrisch mit dem Steuersignalanschluss (Gate-Anschluss) des Schaltelements Q1 verbunden. Der Steuersignalverbindungspunkt 71A ist auf dem ersten Strukturgebiet 81 gebildet und elektrisch mit dem ersten Strukturgebiet 81 verbunden. In dem Steuersignalverbindungspunkt 71B ist der Steuersignalanschluss 521B eingefügt und der Steuersignalverbindungspunkt 71B ist elektrisch mit dem Steuersignalanschluss (Gate-Anschluss) des Schaltelements Q2 verbunden. Der Steuersignalverbindungspunkt 71B ist elektrisch mit dem zweiten Strukturgebiet 82 verbunden. Der Steuersignalverbindungspunkt 71A befindet sich in einer Draufsicht auf der x1-Seite und auf der y1-Seite mit Bezug auf den Steuersignalverbindungspunkt 71B.
In dem Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72A ist der Steuersignalanschluss 522A eingefügt und der Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72A ist elektrisch mit dem Ausgangssignalanschluss (Source-Anschluss) des Schaltelements Q1 verbunden. Der Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72A ist elektrisch mit dem ersten Strukturgebiet 81 verbunden. In dem Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72B ist der Steuersignalanschluss 522B eingefügt und der Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72B ist elektrisch mit dem Ausgangssignalanschluss (Source-Anschluss) des Schaltelements Q2 verbunden. Der Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72B ist elektrisch mit dem zweiten Strukturgebiet 82 verbunden. Der Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72A befindet sich in einer Draufsicht auf der x1-Seite und auf der y1-Seite mit Bezug auf den Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72B.
In dem Ausgangssignalverbindungspunkt 73A ist der Ausgangssignalanschluss 523A eingefügt und der Ausgangssignalverbindungspunkt 73A ist elektrisch mit dem Ausgangssignalanschluss (Source-Anschluss) des Schaltelements Q1 verbunden. Der Ausgangssignalverbindungspunkt 73A ist elektrisch mit dem ersten Strukturgebiet 81 verbunden. In dem Ausgangssignalverbindungspunkt 73B ist der Steuersignalanschluss 523B eingefügt und der Ausgangssignalverbindungspunkt 73B ist elektrisch mit dem Ausgangssignalanschluss (Source-Anschluss) des Schaltelements Q2 verbunden. Der Ausgangssignalverbindungspunkt 73B ist elektrisch mit dem zweiten Strukturgebiet 82 verbunden. Der Ausgangssignalverbindungspunkt 73A befindet sich in einer Draufsicht auf der x1-Seite und auf der y1-Seite mit Bezug auf den Ausgangssignalverbindungspunkt 73B.
In dem Source-Stromdetektionsverbindungspunkt 74 ist der Source-Stromdetektionsanschluss 524 eingefügt und der Source-Stromdetektionsverbindungspunkt 74 ist elektrisch mit dem Eingangssignalanschluss (Drain-Anschluss) des Schaltelements Q1 verbunden. Der Source-Stromdetektionsverbindungspunkt 74 befindet sich in einer Draufsicht auf der x1-Seite und auf der y1-Seite auf der Leiterplatte 60. Wie in 6 gezeigt, befinden sich die Kurzschlussschutzelemente 15 und 25 nahe dem Source-Stromdetektionsverbindungspunkt 74. Eine Hochspannung kann an den Source-Stromdetektionsverbindungspunkt 74 angelegt werden und daher werden Dioden mit einer relativ hohen Stehspannung als Dioden 151 und 251 eingesetzt, die die Kurzschlussschutzelemente 15 und 25 darstellen.
In die zwei Thermistorverbindungspunkte 75 sind jeweils die zwei Thermistoranschlüsse 525 eingefügt. Die zwei Thermistorverbindungspunkte 75 sind elektrisch mit dem dritten Strukturgebiet 83 verbunden. Die zwei Thermistorverbindungspunkte 75 sind in der x-Richtung ausgerichtet. Die zwei Thermistorverbindungspunkte 75 befinden sich auf der x2-Seite und auf der y1-Seite auf der Leiterplatte 60.
In dem Steuermodul CM1 überlappen der Steuersignalverbindungspunkt 71A, der Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72A, der Ausgangssignalverbindungspunkt 73A, der Source-Stromdetektionsverbindungspunkt 74 und die zwei Thermistorverbindungspunkte 75 einander bei Betrachtung in der x-Richtung.
In dem Steuermodul CM1 befindet sich der Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A (Steuersignalverbindungspunkt 71A, Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72A und Ausgangssignalverbindungspunkt 73A) entlang des ersten Randes 60a auf der y1-Seite der Leiterplatte 60. Der Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B (Steuersignalverbindungspunkt 71B, Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72B und Ausgangssignalverbindungspunkt 73B) befindet sich entlang des ersten Randes 60a auf der y2-Seite der Leiterplatte 60.
In dem Steuermodul CM1 sind der Steuersignalverbindungspunkt 71A, der Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72A und der Ausgangssignalverbindungspunkt 73A in der x-Richtung angrenzend aneinander ausgerichtet. Der Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72A und der Ausgangssignalverbindungspunkt 73A sind einander über den Steuersignalverbindungspunkt 71A hinweg gegenüberliegend angeordnet. Der Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72A befindet sich auf der x2-Seite mit Bezug auf den Steuersignalverbindungspunkt 71A und der Ausgangssignalverbindungspunkt 73A befindet sich auf der x1-Seite mit Bezug auf den Steuersignalverbindungspunkt 71A. Ferner befinden sich der Steuersignalverbindungspunkt 71A, der Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72A und der Ausgangssignalverbindungspunkt 73A auf der x1-Seite mit Bezug auf die Mittellinie LCx der Leiterplatte 60 in der x-Richtung.
In dem Steuermodul CM1 sind der Steuersignalverbindungspunkt 71B, der Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72B und der Ausgangssignalverbindungspunkt 73B in der x-Richtung angrenzend aneinander ausgerichtet. Der Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72B und der Ausgangssignalverbindungspunkt 73B sind einander über den Steuersignalverbindungspunkt 71B hinweg gegenüberliegend angeordnet. Der Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72B befindet sich auf der x1-Seite mit Bezug auf den Steuersignalverbindungspunkt 71B und der Ausgangssignalverbindungspunkt 73B befindet sich auf der x2-Seite mit Bezug auf den Steuersignalverbindungspunkt 71B. Ferner befinden sich der Steuersignalverbindungspunkt 71B, der Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72B und der Ausgangssignalverbindungspunkt 73B auf der x2-Seite mit Bezug auf die Mittellinie LCx der Leiterplatte 60 in der x-Richtung.
Das erste Strukturgebiet 81, das zweite Strukturgebiet 82 und das dritte Strukturgebiet 83 sind in einer Draufsicht voneinander beabstandet. Eine erste Verdrahtungsstruktur ist auf dem ersten Strukturgebiet 81 gebildet. Eine zweite Verdrahtungsstruktur ist auf dem zweiten Strukturgebiet 82 gebildet. Eine dritte Verdrahtungsstruktur ist auf dem dritten Strukturgebiet 83 gebildet. Das erste Strukturgebiet 81, das zweite Strukturgebiet 82 und das dritte Strukturgebiet 83 sind jeweils durch die Verdrahtungsschichten Ly1 bis Ly6 hinweg bereitgestellt und die erste Verdrahtungsstruktur, die zweite Verdrahtungsstruktur und die dritte Verdrahtungsstruktur sind auf jeder der Verdrahtungsschichten Ly1 bis Ly6 gebildet. In den Isolationsschichten zwischen den angrenzenden der Verdrahtungsschichten Ly1 bis Ly6 wird die elektrische Kontinuität von jeder der ersten Verdrahtungsstruktur, der zweiten Verdrahtungsstruktur und der dritten Verdrahtungsstruktur mittels Vias sichergestellt, die in jeder Isolationsschicht gebildet sind. Die erste Verdrahtungsstruktur, die zweite Verdrahtungsstruktur und die dritte Verdrahtungsstruktur sind als feste Strukturen gebildet, beispielsweise auf der in 14 gezeigten sechsten Verdrahtungsschicht Ly6. Die feste Struktur (erste Verdrahtungsstruktur, zweite Verdrahtungsstruktur und dritte Verdrahtungsstruktur auf der sechsten Verdrahtungsschicht Ly6) kann mit Masse verbunden sein oder nicht. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass jede der ersten Verdrahtungsstruktur, der zweiten Verdrahtungsstruktur und der dritten Verdrahtungsstruktur ein kontinuierliches einziges Objekt ist, das durch die Verdrahtungsschichten Ly1 bis Ly6 hindurch gebildet wird, sondern sie können mehrere voneinander getrennte Metallschichten aufweisen. Beispielsweise sind in der in 12 gezeigten vierten Verdrahtungsschicht Ly4 die erste Verdrahtungsstruktur, die zweite Verdrahtungsstruktur und die dritte Verdrahtungsstruktur in mehrere Metallschichten aufgeteilt, und die elektrischen Pfade sind mit solchen Metallschichten strukturiert.
Auf dem ersten Strukturgebiet 81 befindet sich ein Teil der ersten Teilegruppe. Der Teil der ersten Teilegruppe ist elektrisch mit der ersten Verdrahtungsstruktur verbunden. Das erste Strukturgebiet 81 befindet sich in einer Draufsicht auf der x1-Seite und auf der y1-Seite auf der Leiterplatte 60. Das erste Strukturgebiet 81 weist, wie in 7 gezeigt, einen ersten Rand 811, einen zweiten Rand 812, einen dritten Rand 813 und einen vierten Rand 814 auf.
Der erste Rand 811 befindet sich in einer Draufsicht auf der x1-Seite. Der zweite Rand 812 befindet sich in einer Draufsicht auf der x2-Seite. Der dritte Rand 813 befindet sich in einer Draufsicht auf der y1-Seite. Der vierte Rand 814 befindet sich in einer Draufsicht auf der y2-Seite.
Auf dem zweiten Strukturgebiet 82 befindet sich ein Teil der zweiten Teilegruppe. Der Teil der zweiten Teilegruppe ist elektrisch mit der zweiten Verdrahtungsstruktur verbunden. Das zweite Strukturgebiet 82 befindet sich in einer Draufsicht auf der x2-Seite und auf der y2-Seite auf der Leiterplatte 60. Das zweite Strukturgebiet 82 weist, wie in 7 gezeigt, einen ersten Rand 821, einen zweiten Rand 822, einen dritten Rand 823 und einen vierten Rand 824 auf.
Der erste Rand 821 befindet sich in einer Draufsicht auf der x1-Seite. Der zweite Rand 822 befindet sich in einer Draufsicht auf der x2-Seite. Der dritte Rand 823 befindet sich in einer Draufsicht auf der y1-Seite. Der vierte Rand 824 befindet sich in einer Draufsicht auf der y2-Seite.
Auf dem dritten Strukturgebiet 83 befinden sich ein Teil der ersten Teilegruppe, ein Teil der zweiten Teilegruppe und die dritte Teilegruppe. Der Teil der ersten Teilegruppe, der Teil der zweiten Teilegruppe und die dritte Teilegruppe sind elektrisch mit der dritten Verdrahtungsstruktur verbunden. Das dritte Strukturgebiet 83 erstreckt sich in einer Richtung entlang der diagonalen Linie LD1 der Leiterplatte 60. Das dritte Strukturgebiet 83 weist, wie in 7 gezeigt, einen ersten Abschnitt 831, einen zweiten Abschnitt 832 und einen dritten Abschnitt 833 auf.
Der erste Abschnitt 831 befindet sich auf der y2-Seite mit Bezug auf den vierten Rand 814 des ersten Strukturgebiets 81. Bei dieser Ausführungsform ist der erste Abschnitt 831 in der x-Richtung größer als in der y-Richtung. Der erste Abschnitt 831 überlappt bei Betrachtung in der x-Richtung das zweite Strukturgebiet 82. Der erste Abschnitt 831 befindet sich in einer Draufsicht auf der x1-Seite und auf der y2-Seite auf der Leiterplatte 60.
Der zweite Abschnitt 832 befindet sich auf der y1-Seite mit Bezug auf den dritten Rand 823 des ersten Strukturgebiets 82. Bei dieser Ausführungsform ist der zweite Abschnitt 832 in der x-Richtung größer als in der y-Richtung. Der zweite Abschnitt 832 überlappt bei Betrachtung in der x-Richtung das erste Strukturgebiet 81. Der zweite Abschnitt 832 befindet sich in einer Draufsicht auf der x2-Seite und auf der y2-Seite auf der Leiterplatte 60. Die Primärseitenleistungsversorgung 32, der Logikschaltkreis 33 und der Thermistorausgangsabschnitt 34 sind auf dem zweiten Abschnitt 832 montiert.
Der dritte Abschnitt 833 ist mit dem ersten Abschnitt 831 und dem zweiten Abschnitt 832 verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist der dritte Abschnitt 833 in der y-Richtung größer als in der x-Richtung. Der dritte Abschnitt 833 befindet sich in einer Draufsicht sowohl in der x-Richtung als auch in der y-Richtung in dem zentralen Gebiet der Leiterplatte 60. Der dritte Abschnitt 833 weist ein Bondgebiet 834 auf.
In dem Bondgebiet 834 soll der Verbinder CNT1 gebondet werden. Das Bondgebiet 834 überlappt in einer Draufsicht den dritten Abschnitt 833. Das Bondgebiet 834 überlappt in einer Draufsicht den Schnittpunkt P2 der zwei diagonalen Linien LD1 und LD2 der Leiterplatte 60. Bei dieser Ausführungsform fällt insbesondere das Zentrum des Bondgebiets 834 im Allgemeinen mit dem Schnittpunkt P2 der beiden diagonalen Linien LD1 und LD2 in einer Draufsicht zusammen.
In dem Steuermodul CM1 befindet sich der erste Rand 811 des ersten Strukturgebiets 81 auf der x1-Seite mit Bezug auf den ersten Rand 821 des zweiten Strukturgebiets 82. Der zweite Rand 812 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der x1-Seite mit Bezug auf den zweiten Rand 822 des ersten Strukturgebiets 82. Der dritte Rand 813 des zweiten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der y1-Seite mit Bezug auf den dritten Rand 823 des zweiten Strukturgebiets 82. Der vierte Rand 814 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der y1-Seite mit Bezug auf den vierten Rand 824 des zweiten Strukturgebiets 82.
In dem Steuermodul CM1 überlappt der Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A das erste Strukturgebiet 81 in einer Draufsicht, wie in 7 gezeigt ist. Der Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A befindet sich, wie in 7 gezeigt, in einer Draufsicht nahe dem zweiten Rand 812 des ersten Strukturgebiets 81 in der x-Richtung. Außerdem befindet sich der Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A in einer Draufsicht nahe dem dritten Rand 813 des ersten Strukturgebiets 81 in der y-Richtung. Der Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B überlappt das zweite Strukturgebiet 82 in einer Draufsicht, wie in 7 gezeigt ist. Der Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B befindet sich, wie in 7 gezeigt, in einer Draufsicht nahe dem ersten Rand 821 des zweiten Strukturgebiets 82 in der x-Richtung. Außerdem befindet sich der Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B in einer Draufsicht nahe dem vierten Rand 824 des zweiten Strukturgebiets 82 in der y-Richtung.
In dem Steuermodul CM1 befindet sich der zweite Rand 812 des ersten Strukturgebiets 81 in einer Draufsicht auf der x1-Seite mit Bezug auf den ersten Rand 821 des zweiten Strukturgebiets 82. Bei dieser Ausführungsform befindet sich der zweite Rand 812 des ersten Strukturgebiets 81 auf der x1-Seite mit Bezug auf die Mittellinie LCx der Leiterplatte 60 in der x-Richtung. Der erste Rand 821 des zweiten Strukturgebiets 82 befindet sich auf der x2-Seite mit Bezug auf die Mittellinie LCx der Leiterplatte 60 in der x-Richtung. Dementsprechend sind das erste Strukturgebiet 81 und das zweite Strukturgebiet 82 einander in der x-Richtung über die Mittellinie LCx hinweg gegenüberliegend angeordnet. Bei dieser Ausführungsform fällt in einer Draufsicht eine Linie, die durch Mittelpunkte des Bondgebiets 834 in der x-Richtung verläuft, im Allgemeinen mit der Mittellinie LCx zusammen und daher sind das erste Strukturgebiet 81 und das zweite Strukturgebiet 82 einander in der x-Richtung über die Linie hinweg, die entlang des Zentrums des Bondgebiets 834 in der x-Richtung gezeichnet ist, gegenüberliegend angeordnet.
In dem Steuermodul CM1 überlappen der vierte Rand 814 des ersten Strukturgebiets 81 und der dritte Rand 823 des zweiten Strukturgebiets 82 bei Betrachtung in der x-Richtung beide den dritten Abschnitt 833, insbesondere das Bondgebiet 834.
Das erste Isolationsgebiet 91 ist zur Isolation zwischen dem ersten Strukturgebiet 81 und dem dritten Strukturgebiet 83 bereitgestellt. Das erste Isolationsgebiet 91 ist auf jeder der Verdrahtungsschichten Ly1 bis Ly6 gebildet. Die mehreren ersten Isolationsgebiete 91, die jeweils auf den Verdrahtungsschichten Ly1 bis Ly6 gebildet sind, überlappen einander in einer Draufsicht.
Das zweite Isolationsgebiet 92 ist zur Isolation zwischen dem zweiten Strukturgebiet 82 und dem dritten Strukturgebiet 83 bereitgestellt. Das zweite Isolationsgebiet 92 ist auf jeder der Verdrahtungsschichten Ly1 bis Ly6 gebildet. Die mehreren zweiten Isolationsgebiete 92, die jeweils auf den Verdrahtungsschichten Ly1 bis Ly6 gebildet sind, überlappen einander in einer Draufsicht.
In dem Steuermodul CM1 befindet sich das Überspannungsschutzelement 14 nahe dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A (Steuersignalverbindungspunkt 71A, Elementstromdetektionssignalverbindungspunkt 72A und Ausgangssignalverbindungspunkt 73A), wie in 6 gezeigt ist. Gleichermaßen befindet sich, wie in 6 gezeigt, das Überspannungsschutzelement 24 nahe dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B (Steuersignalverbindungspunkt 71B, Elementstromdetektionsverbindungspunkt 72B und Ausgangssignalverbindungspunkt 73B).
In dem Steuermodul CM1 sind der Ansteuerungshilfsabschnitt 13 und der Ansteuerungshilfsabschnitt 23 in einer Draufsicht im Allgemeinen punktsymmetrisch mit Bezug auf den Verbinder CNT1 (Verbindungsgebiet 834) angeordnet. Gleichermaßen sind der isolierte Transformator 111 und der isolierte Transformator 211 sowie der Steuer-IC 121 und der Steuer-IC 221 im Allgemeinen punktsymmetrisch mit Bezug auf den Verbinder CNT1 (Bondgebiet 834) angeordnet.
In dem Steuermodul CM1 befinden sich der Ansteuerungshilfsabschnitt 13 und das Überspannungsschutzelement 14 zwischen dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A und dem Steuer-IC 121. Der Ansteuerungshilfsabschnitt 13 und das Überspannungsschutzelement 14 befinden sich beide näher an dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A als der Gate-Treiber-Abschnitt 12. Das Überspannungsschutzelement 14 befindet sich, wie in 6 gezeigt, näher an dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A als der Ansteuerungshilfsabschnitt 13. Der Ansteuerungshilfsabschnitt 23 und das Überspannungsschutzelement 24 befinden sich zwischen dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B und dem Steuer-IC 221. Der Ansteuerungshilfsabschnitt 23 und das Überspannungsschutzelement 24 befinden sich beide näher an dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B als der Gate-Treiber-Abschnitt 22. Das Überspannungsschutzelement 24 befindet sich, wie in 6 gezeigt, näher an dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B als der Ansteuerungshilfsabschnitt 23.
In dem Steuermodul CM1 befindet sich, wie in 6 gezeigt, der Strombegrenzungsschaltkreis 131 in einer Draufsicht zwischen dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A und den Transistoren 132 und 133. Die Bias-Kondensatoren 134 und 135 befinden sich in der Nähe sowohl des Strombegrenzungsschaltkreises 131 als auch der Transistoren 132 und 133. Gleichermaßen befindet sich der Strombegrenzungsschaltkreis 231, wie in 6 gezeigt, in einer Draufsicht zwischen dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B und den Transistoren 232 und 233. Die Bias-Kondensatoren 234 und 235 befinden sich in der Nähe sowohl des Strombegrenzungsschaltkreises 231 als auch der Transistoren 232 und 133.
In dem Steuermodul CM1 überlappen, wie in 7 gezeigt, der isolierte Transformator 111 und der Steuer-IC 121 in einer Draufsicht jeweils das erste Strukturgebiet 81, das dritte Strukturgebiet 83 und das erste Isolationsgebiet 91. Somit sind der isolierte Transformator 111 und der Steuer-IC 121 zwischen dem ersten Strukturgebiet 81 und dem dritten Strukturgebiet 83 aufgespannt. Genauer gesagt ist bei sowohl dem isolierten Transformator 111 als auch dem Steuer-IC 121 eine Seite des inneren isolierten Teils mit der ersten Verdrahtungsstruktur verbunden und ist die andere Seite mit der dritten Verdrahtungsstruktur verbunden. Gleichermaßen überlappen der isolierte Transformator 211 und der Steuer-IC 221 in einer Draufsicht jeweils das zweite Strukturgebiet 82, das dritte Strukturgebiet 83 und das zweite Isolationsgebiet 92. Somit sind der isolierte Transformator 211 und der Steuer-IC 221 zwischen dem zweiten Strukturgebiet 82 und dem dritten Strukturgebiet 83 aufgespannt. Genauer gesagt ist bei sowohl dem isolierten Transformator 211 als auch dem Steuer-IC 221 eine Seite des inneren isolierten Teils mit der zweiten Verdrahtungsstruktur verbunden und ist die andere Seite mit der dritten Verdrahtungsstruktur verbunden.
Das Steuermodul CM1 gemäß der ersten Ausführungsform stellt die folgenden vorteilhaften Effekte bereit.
In dem Steuermodul CM1 befindet sich der Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A in einer Draufsicht auf der x1-Seite und auf der y1-Seite mit Bezug auf den Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Der erste Rand 811 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der x1-Seite mit Bezug auf den ersten Rand 821 des zweiten Strukturgebiets 82, der zweite Rand 812 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der x1-Seite mit Bezug auf den zweiten Rand 822 des zweiten Strukturgebiets 82, der dritte Rand 813 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der y1-Seite mit Bezug auf den dritten Rand 823 des zweiten Strukturgebiets 82 und der vierte Rand 814 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der y1-Seite mit Bezug auf den vierten Rand 824 des zweiten Strukturgebiets 82. Ferner befindet sich das Bondgebiet 834, in dem der Verbinder CNT1 gebondet ist, sowohl in der x-Richtung als auch in der y-Richtung zwischen dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A und dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Die erwähnte Konfiguration ermöglicht es, dass die erste Teilegruppe, die den Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10A darstellt, und die zweite Teilegruppe, die den Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20A darstellt, in einer Draufsicht im Allgemeinen symmetrisch mit Bezug auf den Verbinder CNT1 angeordnet sind. Dementsprechend kann eine Differenz zwischen dem Verdrahtungsabstand von dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10A zu dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A und dem Verdrahtungsabstand von dem Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20A zu dem Unter-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B minimiert werden. Daher kann verhindert werden, dass die Verdrahtungsimpedanz in dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10A und dem Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20A ungleichmäßig wird.
Wenn sich der Verbinder CNT1 im Gegensatz zu dem Steuermodul CM1 gemäß der vorliegenden Offenbarung nahe einem Rand (entweder dem ersten Rand 60a oder dem zweiten Rand 60b) der Leiterplatte 60 befindet, können sich die Abstände zwischen dem Verbinder CNT1 und jedem der Anschlussverbinder (die dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A und dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B entsprechen) stark unterscheiden, wenn das Steuermodul mit dem in 5 gezeigten Leistungsmodul PM verwendet wird. In einem solchen Fall wird die Verdrahtungsimpedanz ungleichmäßig. Mit dem Steuermodul CM1, das in Kombination mit dem in 5 gezeigten Leistungsmodul PM verwendet wird, kann wirksam verhindert werden, dass die Verdrahtungsimpedanz in dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10A und dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20A ungleichmäßig wird.
In dem Steuermodul CM1 befindet sich, wie in 6 gezeigt, der Ansteuerungshilfsabschnitt 13 in einer Draufsicht nahe dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A. Dementsprechend können der Strompfad, der durch den Ansteuerungshilfsabschnitt 13 geleitet wird, wenn das Schaltelement Q1 eingeschaltet ist, und der Strompfad, der durch den Ansteuerungshilfsabschnitt 13 geleitet wird, wenn das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist, verkürzt werden. Daher kann eine Verzögerung der Schalthandlung des Schaltelements Q1 in dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10A unterdrückt werden. Insbesondere wenn ein MOSFET aus SiC als das Schaltelement Q1 eingesetzt wird, kann eine hohe Reaktionsfähigkeit erreicht werden. Wenn der Strompfad lang ist, wird dementsprechend die Verzögerung der Schalthandlung des Schaltelements Q1 ausgeprägter. Das Verkürzen des Strompfads unterdrückt daher die Verzögerung der Schalthandlung, wodurch die Schaltzeit des Schaltelements Q1 verkürzt wird. In dem Steuermodul CM1 befindet sich ferner der Strombegrenzungsschaltkreis 131 zwischen den Transistoren 132, 133 und dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A in dem Ansteuerungshilfsabschnitt 13, wie in 6 gezeigt ist. Eine solche Anordnung trägt ferner dazu bei, den Strompfad, der durch den Ansteuerungshilfsabschnitt 13 geleitet wird, zu verkürzen.
In dem Steuermodul CM1 befindet sich, wie in 6 gezeigt, der Ansteuerungshilfsabschnitt 23 in einer Draufsicht nahe dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Dementsprechend können der Strompfad, der durch den Ansteuerungshilfsabschnitt 23 geleitet wird, wenn das Schaltelement Q2 eingeschaltet ist, und der Strompfad, der durch den Ansteuerungshilfsabschnitt 23 geleitet wird, wenn das Schaltelement Q2 ausgeschaltet ist, verkürzt werden. Daher kann eine Verzögerung der Schalthandlung des Schaltelements Q2 in dem Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20A unterdrückt werden. Wenn ein MOSFET aus SiC als das Schaltelement Q2 eingesetzt wird, kann insbesondere eine hohe Reaktionsfähigkeit erreicht werden. Wenn der Strompfad lang ist, wird dementsprechend die Verzögerung der Schalthandlung des Schaltelements Q2 ausgeprägter. Das Verkürzen des Strompfads unterdrückt daher die Verzögerung der Schalthandlung, wodurch die Schaltzeit des Schaltelements Q2 verkürzt wird. In dem Steuermodul CM1 befindet sich ferner der Strombegrenzungsschaltkreis 231 zwischen den Transistoren 232, 233 und dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B in dem Ansteuerungshilfsabschnitt 23, wie in 6 gezeigt ist. Eine solche Anordnung trägt ferner dazu bei, den Strompfad, der durch den Ansteuerungshilfsabschnitt 23 geleitet wird, zu verkürzen.
In dem Steuermodul CM1 befindet sich das Überspannungsschutzelement 14 unter den in der ersten Teilegruppe enthaltenen Teilen am nächsten zu dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A. Mit anderen Worten ist der Verdrahtungsabstand zwischen dem Überspannungsschutzelement 14 und dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A kurz. Unter dem Gesichtspunkt des Schutzes vor einer Überspannung durch das Überspannungsschutzelement 14 ist es wünschenswert, dass der Verdrahtungsabstand zwischen dem Überspannungsschutzelement 14 und dem Schaltelement Q1 verkürzt wird. Daher ist das Teilelayout in dem Steuermodul CM1 unter dem Gesichtspunkt des Schutzes des Schaltelements Q1 vor einer Stoßspannung vorteilhaft. Gleichermaßen befindet sich das Überspannungsschutzelement 24 unter den in der zweiten Teilegruppe enthaltenen Teilen am nächsten zu dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Mit anderen Worten ist der Verdrahtungsabstand zwischen dem Überspannungsschutzelement 24 und dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B kurz. Unter dem Gesichtspunkt des Schutzes vor einer Überspannung durch das Überspannungsschutzelement 24 ist es wünschenswert, dass der Verdrahtungsabstand zwischen dem Überspannungsschutzelement 24 und dem Schaltelement Q2 verkürzt wird. Daher ist das Teilelayout in dem Steuermodul CM1 unter dem Gesichtspunkt des Schutzes des Schaltelements Q2 vor einer Stoßspannung vorteilhaft.
In dem Steuermodul CM1 weist das dritte Strukturgebiet 83 den ersten Abschnitt 831 und den zweiten Abschnitt 832 auf. Der erste Abschnitt 831 befindet sich auf der y2-Seite des vierten Randes 814 des ersten Strukturgebiets 81 und der zweite Abschnitt 832 befindet sich auf der y1-Seite des dritten Randes 823 des zweiten Strukturgebiets 82. Eine solche Konfiguration ermöglicht es, dass der isolierte Transformator 111 und der isolierte Transformator 211 sowie der Steuer-IC 121 und der Steuer-IC 221 in einer Draufsicht im Allgemeinen punktsymmetrisch mit Bezug auf den Verbinder CNT1 angeordnet sind.
In dem Steuermodul CM1 überlappt das erste Isolationsgebiet 91, das in jeder der Verdrahtungsschichten Ly1 bis Ly6 gebildet ist, in einer Draufsicht einander und überlappt auch das zweite Isolationsgebiet 92, das in jeder der Verdrahtungsschichten Ly1 bis Ly6 gebildet ist, in einer Draufsicht ebenfalls einander. Dementsprechend sind in allen der Verdrahtungsschichten Ly1 bis Ly6 das erste Strukturgebiet 81, das zweite Strukturgebiet 82 und das dritte Strukturgebiet 83 voneinander beabstandet. Eine solche Konfiguration verhindert einen unerwarteten Kurzschluss zwischen der ersten in dem ersten Strukturgebiet 81 gebildeten Verdrahtungsstruktur, der in dem zweiten Strukturgebiet 82 gebildeten zweiten Verdrahtungsstruktur und der in dem dritten Strukturgebiet 83 gebildeten dritten Verdrahtungsstruktur.
<Zweite Ausführungsform>
Nun unter Bezugnahme auf 15 bis 24 wird eine Halbleitervorrichtung A2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
15 veranschaulicht eine allgemeine Konfiguration der Halbleitervorrichtung A2. Wie in 15 gezeigt, weist die Halbleitervorrichtung A2 das Leistungsmodul PM und ein Steuermodul CM2 auf. Die Halbleitervorrichtung A2 unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung A1 darin, dass sie das Steuermodul CM2 anstelle des Steuermoduls CM1 aufweist.
Das Steuermodul CM2 weist als Schaltkreiskomponenten einen Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10B, einen Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20B und einen gemeinsamen Schaltkreis 30B auf.
16 bis 18 sind Zeichnungen zum Beschreiben der Schaltkreiskonfiguration des Steuermoduls CM2. 16 veranschaulicht eine beispielhafte Schaltkreiskonfiguration des Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 10B. 17 veranschaulicht eine beispielhafte Schaltkreiskonfiguration des Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 20B. 18 veranschaulicht eine beispielhafte Schaltkreiskonfiguration des gemeinsamen Schaltkreises 30B.
Wie in 16 gezeigt, unterscheidet sich der Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10B von dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10A hauptsächlich dadurch, dass er anstelle des Steuer-IC 121 einen Steuer-IC 122 aufweist und ferner einen Spiegelklemmenabschnitt 18 aufweist. Der Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20B unterscheidet sich, wie in 17 gezeigt, von dem Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20A hauptsächlich dadurch, dass er anstelle des Steuer-IC 221 einen Steuer-IC 222 aufweist und ferner einen Spiegelklemmenabschnitt 28 aufweist.
Die Steuer-ICs 122 und 222 sind, wie die Steuer-ICs 121 und 221, exklusive ICs zum Steuern des Betriebs der Schaltelemente Q1 und Q2. Während jedoch die Steuer-ICs 121 und 221 einen Spiegelklemmschaltkreis aufweisen, weisen die Steuer-ICs 122 und 222 keinen eingebundenen Spiegelklemmschaltkreis auf und steuern stattdessen den Spiegelklemmschaltkreis (Spiegelklemmabschnitte 18 und 28), die außerhalb der Steuer-ICs 122 und 222 bereitgestellt sind.
Die Spiegelklemmabschnitte 18 und 28 unterdrücken eine Fehlfunktion der Schaltelemente Q1 und Q2. Ein Beispiel für die Fehlfunktion ist ein falsches Einschalten des Gates. Das falsche Einschalten des Gates ist ein Phänomen, das in den Schaltelementen Q1 und Q2 auftritt, wenn die Spannung des Steuersignalanschlusses (Gate-Spannung) des Schaltelements Q1 des oberen Zweigs einen Ringing-Effekt erleidet oder wenn die Spannung des Steuersignalanschlusses (Gate-Spannung) des Schaltelements Q2 des unteren Zweigs an steigt. Somit dienen die Spiegelklemmabschnitte 18 und 28 dazu, das falsche Einschalten des Gates zu unterdrücken. Der Spiegelklemmabschnitt 18 weist einen Transistor 181 auf und der Spiegelklemmabschnitt 28 weist einen Transistor 281 auf.
Die Transistoren 181 und 281 sind beispielsweise ein MOSFET. Die Transistoren 181 und 281 sind zwischen dem Steuersignalanschluss und dem Ausgangssignalanschluss in den Schaltelementen Q1 bzw. Q2 verbunden. Wie in 16 und 17 gezeigt, weisen die Transistoren 181 und 281 den Gate-Anschluss auf, der mit den Steuer-ICs 122 bzw. 222 (OUT2-Anschluss) verbunden ist, um durch ein von den Steuer-ICs 122 und 222 eingegebenes Steuersignal ein- und ausgeschaltet zu werden. Durch das Einschalten der Transistoren 181 und 281, wenn die Schaltelemente Q1 und Q2 ausgeschaltet sind, kann die Spannung zwischen dem Steuersignalanschluss und dem Ausgangssignalanschluss (Gate-Source-Spannung) der Schaltelemente Q1 und Q2 zwangsweise auf allgemein Null oder eine negativ vorgespannte Spannung gesenkt werden und dementsprechend kann ein Anstieg des Potentials des Steuersignalanschlusses (Gate-Potential) der Schaltelemente Q1 und Q2 beseitigt werden. Wenn der Transistor 181 eingeschaltet ist, fließt der Strom entlang eines Pfades, der beispielsweise durch einen fettgedruckten Pfeil in 16 angegeben ist. Wenn der Transistor 281 eingeschaltet ist, fließt der Strom entlang eines Pfades, der beispielsweise durch einen fettgedruckten Pfeil in 17 angegeben ist.
In dem Steuermodul CM2 weisen die Kurzschlussschutzelemente 15 und 25 jeweils einen Widerstand und einen Kondensator auf, wie in 16 und 17 gezeigt ist. Für die Kurzschlussschutzelemente 15 und 25 gemäß dieser Ausführungsform detektieren die Steuer-ICs 122 und 222 einen Kurzschluss durch Detektieren des Stroms.
Wie in 18 gezeigt, weist der gemeinsame Schaltkreis 30B, wie der gemeinsame Schaltkreis 30A, den Eingangsfilterabschnitt 31, die Primärseitenleistungsversorgung 32, den Logikschaltkreis 33 und den Thermistorausgangsabschnitt 34 auf. Während der gemeinsame Schaltkreis 30B die beispielsweise in 18 gezeigte Schaltkreiskonfiguration aufweist, sind die jeweiligen Funktionen des Eingangsfilterabschnitts 31, der Primärseitenleistungsversorgung 32, des Logikschaltkreises 33 und des Thermistorausgangsabschnitts 34 ähnlich jenen des gemeinsamen Schaltkreises 30A.
19 bis 24 sind Zeichnungen zum Beschreiben der Vorrichtungsstruktur der Halbleitervorrichtung A2 gemäß der zweiten Ausführungsform.
Das Steuermodul CM2 weist als Vorrichtungsstruktur eine Leiterplatte 61, einen Verbinder CNT2 und mehrere elektronische Teile auf. Der Verbinder CNT2 und die mehreren elektronischen Teile sind auf der Leiterplatte 61 montiert. Die mehreren elektronischen Teile in der Vorrichtungsstruktur des Steuermoduls CM2 weisen eine erste Teilegruppe, eine zweite Teilegruppe und eine dritte Teilegruppe auf. Die erste Teilegruppe weist einen Satz elektronischer Teile auf, die den in 16 gezeigten Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10B darstellen. Die zweite Teilegruppe weist einen Satz elektronischer Teile auf, die den in 17 gezeigten Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20B darstellen. Die dritte Teilegruppe weist einen Satz elektronischer Teile auf, die den in 18 gezeigten gemeinsamen Schaltkreis 30B darstellen.
19 und 20 sind Draufsichten, die die Vorrichtungsstruktur des Steuermoduls CM2 zeigen. 19 veranschaulicht das Teilelayout auf der Leiterplatte 61. Tatsächlich veranschaulicht 19 die Pads, auf denen die mehreren elektronischen Teile montiert werden sollen, wodurch indirekt das Teilelayout gezeigt wird. 20 veranschaulicht das Verdrahtungslayout auf der Leiterplatte 61. In 20 sind die Pads zum Montieren der mehreren elektronischen Teilen und der Verbinder CNT1 durch imaginäre Linien (gestrichelte Linien) angegeben.
Der Verbinder CNT2 ist ähnlich dem Verbinder CNT1 gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet. Jedoch ist der Verbinder CNT2, wie in 19 gezeigt, so angeordnet, dass die langen Seiten von diesem im Allgemeinen parallel zu den langen Seiten der Leiterplatte 61 sind. Wie in 19 gezeigt, weist der Verbinder CNT2 eine rechteckige Form mit langen Seiten auf, die sich in einer Draufsicht in der x-Richtung erstrecken.
Die Leiterplatte 61 ist, wie die Leiterplatte 60, eine mehrschichtige Leiterplatte. Die Leiterplatte 61 weist eine erste Verdrahtungsschicht Ly1, eine zweite Verdrahtungsschicht Ly2, eine dritte Verdrahtungsschicht Ly3 und eine vierte Verdrahtungsschicht Ly4 auf, die dementsprechend eine vierschichtige Struktur darstellen. Die erste Verdrahtungsschicht Ly1, die zweite Verdrahtungsschicht Ly2, die dritte Verdrahtungsschicht Ly3 und die vierte Verdrahtungsschicht Ly4 sind über eine Isolationsschicht dazwischen aufeinander gestapelt. Die erste Verdrahtungsschicht Ly1 stellt die Oberflächenschicht der Leiterplatte 61 auf der z2-Seite dar. Die vierte Verdrahtungsschicht Ly4 stellt die Oberflächenschicht der Leiterplatte 61 auf der z1-Seite dar.
21 ist eine Draufsicht, die die erste Verdrahtungsschicht Ly1 zeigt. Auf der ersten Verdrahtungsschicht Ly1 ist eine Verdrahtung strukturiert, wie zum Beispiel in 21 gezeigt ist. 22 ist eine Draufsicht, die die zweite Verdrahtungsschicht Ly2 zeigt. Auf der zweiten Verdrahtungsschicht Ly2 ist eine Verdrahtung strukturiert, wie zum Beispiel in 22 gezeigt ist. 23 ist eine Draufsicht, die die dritte Verdrahtungsschicht Ly3 zeigt. Auf der dritten Verdrahtungsschicht Ly3 ist eine Verdrahtung strukturiert, wie zum Beispiel in 23 gezeigt ist. 24 ist eine Draufsicht, die die vierte Verdrahtungsschicht Ly4 zeigt. Auf der vierten Verdrahtungsschicht Ly4 ist eine Verdrahtung strukturiert, wie zum Beispiel in 24 gezeigt ist. Die erste Verdrahtungsstruktur, die zweite Verdrahtungsstruktur und die dritte Verdrahtungsstruktur sind als feste Strukturen gebildet, beispielsweise auf der in 24 gezeigten vierten Verdrahtungsschicht Ly4. Die feste Struktur (erste Verdrahtungsstruktur, zweite Verdrahtungsstruktur und dritte Verdrahtungsstruktur auf der vierten Verdrahtungsschicht Ly4) kann mit Masse verbunden sein oder nicht.
Die Leiterplatte 61 weist, wie in 20 bis 24 gezeigt, die mehreren Anschlussverbindungspunkte 70, das erste Strukturgebiet 81, das zweite Strukturgebiet 82, das dritte Strukturgebiet 83, das erste Isolationsgebiet 91, das zweite Isolationsgebiet 92 und ein drittes Isolationsgebiet 93 auf.
Die mehreren Anschlussverbindungspunkte 70 der Leiterplatte 61 sind ähnlich den mehreren Anschlussverbindungspunkten 70 der Leiterplatte 60 ausgebildet.
In dem Steuermodul CM2 befindet sich, wie in 20 gezeigt, der Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A in einer Draufsicht in dem zentralen Teil des ersten Strukturgebiets 81 in der x-Richtung. Der Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A befindet sich in einer Draufsicht in einem Gebiet des ersten Strukturgebiets 81 auf der Seite des dritten Randes 813 in der y-Richtung. Wie in 20 gezeigt, befindet sich der Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B in einer Draufsicht in dem zentralen Teil des zweiten Strukturgebiets 82 in der x-Richtung. Der Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B befindet sich in einer Draufsicht in einem Gebiet des zweiten Strukturgebiets 82 auf der Seite des vierten Randes 824 in der y-Richtung.
Das dritte Isolationsgebiet 93 weist in einer Draufsicht eine Fächerform auf. Das dritte Isolationsgebiet 93 ist in einer Draufsicht ein Teil eines Kreises mit dem Mittelpunkt bei dem Source-Stromdetektionsverbindungspunkt 74. Das dritte Isolationsgebiet 93 dient dem Sicherstellen der Isolation des Source-Stromdetektionsverbindungspunkts 74. Da sich der Source-Stromdetektionsverbindungspunkt 74 in einer Draufsicht auf der x1-Seite und auf der y1-Seite auf der Leiterplatte 61 befindet, befindet sich das dritte Isolationsgebiet 93 in einer Draufsicht auf der x1-Seite und auf der y1-Seite auf der Leiterplatte 61. Das dritte Isolationsgebiet 93 ist auf jeder der Verdrahtungsschichten Ly1 bis Ly4 gebildet. Die mehreren dritten Isolationsgebiete 93, die auf den jeweiligen Verdrahtungsschichten Ly1 bis Ly4 gebildet sind, überlappen einander in einer Draufsicht.
Das dritte Strukturgebiet 83 der Leiterplatte 61 unterscheidet sich von dem dritten Strukturgebiet 83 der Leiterplatte 60 in den folgenden Aspekten. In dem dritten Strukturgebiet 83 ist der erste Abschnitt 831 in der y-Richtung größer als in der x-Richtung, ist der zweite Abschnitt 832 in der y-Richtung größer als in der x-Richtung und ist der dritte Abschnitt 833 in der x-Richtung größer als in der y-Richtung. Außerdem ist ein Teil der ersten Teilegruppe auf dem ersten Abschnitt 831 montiert, sind ein Teil der zweiten Teilegruppe, die Primärseitenleistungsversorgung 32 und der Thermistorausgangsabschnitt 34 auf dem zweiten Abschnitt 832 montiert und sind ein Teil sowohl der ersten Teilegruppe als auch der zweiten Teilegruppe, der Eingangsfilterabschnitt 31, der Logikschaltkreis 33 und der Verbinder CNT2 auf dem dritten Abschnitt 833 montiert.
Die Positionsbeziehung zwischen den Strukturgebieten 81 bis 83 auf der Leiterplatte 61 unterscheidet sich von der Positionsbeziehung zwischen den Strukturgebieten 81 bis 83 auf der Leiterplatte 60 in den folgenden Aspekten. Der zweite Rand 812 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich in einer Draufsicht auf der x2-Seite mit Bezug auf den ersten Rand 821 des zweiten Strukturgebiets 82. Der zweite Rand 812 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der x2-Seite mit Bezug auf die Mittellinie LCx der Leiterplatte 61 in der x-Richtung. Der erste Rand 821 des zweiten Strukturgebiets 82 befindet sich auf der x1-Seite mit Bezug auf die Mittellinie LCx der Leiterplatte 61 in der x-Richtung.
In dem Steuermodul CM2 überlappt die Mittellinie LCx der Leiterplatte 61 in der x-Richtung in einer Draufsicht die Strukturgebiete 81 bis 83. Mit anderen Worten sind das erste Strukturgebiet 81 und das zweite Strukturgebiet 82 jeweils so gebildet, dass sie die Mittellinie LCx überschreiten. Die Strukturgebiete 81 bis 83 überlappen bei Betrachtung in der y-Richtung teilweise.
In dem Steuermodul CM2, wie in 20 gezeigt, überlappen der vierte Rand 814 des ersten Strukturgebiets 81 und der dritte Rand 823 des zweiten Strukturgebiets 82 bei Betrachtung in der x-Richtung beide den dritten Abschnitt 833.
Aus der ersten Teilegruppe in dem Steuermodul CM2 befinden sich der Ansteuerungshilfsabschnitt 13, der Spiegelklemmabschnitt 18 und das Überspannungsschutzelement 14 nahe beieinander und nahe an dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A. Außerdem befinden sich der Ansteuerungshilfsabschnitt 13, der Spiegelklemmabschnitt 18 und das Überspannungsschutzelement 14 in demselben Gebiet, in dem sich der Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A befindet, aus den vier Gebieten, die durch die Mittellinie LCx und die Mittellinie LCy aufgeteilt werden. Gleichermaßen befinden sich aus der zweiten Teilegruppe der Ansteuerungshilfsabschnitt 23, der Spiegelklemmabschnitt 28 und das Überspannungsschutzelement 24 nahe beieinander und nahe an dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Außerdem befinden sich der Ansteuerungshilfsabschnitt 23, der Spiegelklemmabschnitt 28 und das Überspannungsschutzelement 24 in demselben Gebiet, in dem sich der Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B befindet, aus den vier Gebieten, die durch die Mittellinie LCx und die Mittellinie LCy aufgeteilt werden.
In dem Steuermodul CM2 sind, wie in 19 gezeigt, der Transistor 181 und der Bias-Kondensator 135 angrenzend aneinander angeordnet. Gleichermaßen sind der Transistor 281 und der Bias-Kondensator 235 angrenzend aneinander angeordnet, wie in 19 gezeigt ist.
In dem Steuermodul CM2 sind der Ansteuerungshilfsabschnitt 13 und der Ansteuerungshilfsabschnitt 23 in einer Draufsicht im Allgemeinen punktsymmetrisch mit Bezug auf den Verbinder CNT2 (Verbindungsgebiet 834) angeordnet. Gleichermaßen sind der isolierte Transformator 111 und der isolierte Transformator 211, der Steuer-IC 122 und der Steuer-IC 222 und der Spiegelklemmabschnitt 18 und der Spiegelklemmabschnitt 28 im Allgemeinen punktsymmetrisch mit Bezug auf den Verbinder CNT2 (Bondgebiet 834) angeordnet. In dem Bondgebiet 834 gemäß dieser Ausführungsform soll der Verbinder CNT2 gebondet werden.
Das Steuermodul CM2 gemäß der zweiten Ausführungsform stellt die folgenden vorteilhaften Effekte bereit.
In dem Steuermodul CM2 befindet sich, wie in dem Steuermodul CM1, der Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A in einer Draufsicht auf der x1-Seite und auf der y1-Seite mit Bezug auf den Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Der erste Rand 811 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der x1-Seite mit Bezug auf den ersten Rand 821 des zweiten Strukturgebiets 82, der zweite Rand 812 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der x1-Seite mit Bezug auf den zweiten Rand 822 des zweiten Strukturgebiets 82, der dritte Rand 813 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der y1-Seite mit Bezug auf den dritten Rand 823 des zweiten Strukturgebiets 82 und der vierte Rand 814 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der y1-Seite mit Bezug auf den vierten Rand 824 des zweiten Strukturgebiets 82. Ferner befindet sich das Bondgebiet 834, in dem der Verbinder CNT2 gebondet ist, sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung zwischen dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A und dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Die erwähnte Konfiguration des Steuermoduls CM2 ermöglicht es, wie jene des Steuermoduls CM1, dass die erste Teilegruppe, die den Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10B darstellt, und die zweite Teilegruppe, die den Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20B darstellt, in einer Draufsicht im Allgemeinen symmetrisch mit Bezug auf den Verbinder CNT2 angeordnet sind. Dementsprechend kann eine Differenz zwischen dem Verdrahtungsabstand von dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10B zu dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A und dem Verdrahtungsabstand von dem Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20B zu dem Unter-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B minimiert werden. Daher kann verhindert werden, dass die Verdrahtungsimpedanz in dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10B und dem Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20B ungleichmäßig wird.
In dem Steuermodul CM2 befindet sich das Überspannungsschutzelement 14 unter den in der ersten Teilegruppe enthaltenen Teilen am nächsten zu dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A. Entsprechend ist das Teilelayout in dem Steuermodul CM2, wie jenes des Steuermoduls CM1, unter dem Gesichtspunkt des Schutzes des Schaltelements Q1 vor einer Stoßspannung vorteilhaft. Gleichermaßen befindet sich das Überspannungsschutzelement 24 unter den in der zweiten Teilegruppe enthaltenen Teilen am nächsten zu dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Daher ist das Teilelayout in dem Steuermodul CM2, wie in jenem des Steuermoduls CM1, unter dem Gesichtspunkt des Schutzes des Schaltelements Q2 vor einer Stoßspannung vorteilhaft.
Das Steuermodul CM2 weist den Spiegelklemmabschnitt 18 auf. Der Spiegelklemmabschnitt 18 befindet sich nahe dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A. Genauer gesagt befinden sich nur ein Teil des Ansteuerungshilfsabschnitts 13 und das Überspannungsschutzelement 14 zwischen dem Spiegelklemmabschnitt 18 und dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A. Außerdem sind der Transistor 181 des Spiegelklemmabschnitts 18 und der Bias-Kondensator 135 aneinander angrenzend angeordnet. Dementsprechend kann der Strompfad, der geleitet wird, wenn der Transistor 181 eingeschaltet ist (fettgedruckter Pfeil in 16), verkürzt werden. Je kürzer dieser Strompfad ist, desto effektiver unterdrückt der Spiegelklemmabschnitt 18 eine Fehlfunktion des Schaltelements Q1. Daher ist das erwähnte Teilelayout des Steuermoduls CM2 unter dem Gesichtspunkt des Verhinderns einer Fehlfunktion des Schaltelements Q1 vorteilhaft. Gleichermaßen befindet sich der Spiegelklemmabschnitt 28 nahe dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Genauer gesagt befinden sich nur ein Teil des Ansteuerungshilfsabschnitts 23 und das Überspannungsschutzelement 24 zwischen dem Spiegelklemmabschnitt 28 und dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Außerdem sind der Transistor 281 des Spiegelklemmabschnitts 28 und der Bias-Kondensator 235 aneinander angrenzend angeordnet. Dementsprechend kann der Strompfad, der geleitet wird, wenn der Transistor 281 eingeschaltet ist (fettgedruckter Pfeil in 17), verkürzt werden. Je kürzer dieser Strompfad ist, desto effektiver unterdrückt der Spiegelklemmabschnitt 28 eine Fehlfunktion des Schaltelements Q2. Daher ist das erwähnte Teilelayout des Steuermoduls CM2 unter dem Gesichtspunkt des Verhinderns einer Fehlfunktion des Schaltelements Q2 vorteilhaft.
Obwohl die Steuer-ICs 122 und 222 in dem Steuermodul CM2 gemäß der zweiten Ausführungsform den Spiegelklemmschaltkreis nicht darin aufweisen, können die Steuer-ICs 121 und 221 mit dem eingebundenen Spiegelklemmschaltkreis wie in dem Steuermodul CM1 eingesetzt werden. In diesem Fall können die Spiegelklemmabschnitte 18 und 28 aus dem Steuermodul CM2 ausgeschlossen sein.
Wenn jedoch der Steuer-IC 121 in dem Steuermodul CM2 eingesetzt wird, hängt der Abstand zwischen dem Spiegelklemmschaltkreis und dem Schaltelement Q1 von dem Abstand zwischen dem Steuer-IC 121 und dem Oberer-Zweig-Verbindungsanschlusspunkt 70A ab. In dem Steuermodul CM2 ist es daher unter dem Gesichtspunkt des Verhinderns einer Fehlfunktion des Schaltelements Q1 wünschenswerter, den Steuer-IC 122 und den Spiegelklemmabschnitt 18 zu verwenden, da der Abstand zwischen dem Spiegelklemmschaltkreis (Spiegelklemmabschnitt 18) und dem Schaltelement Q1 (Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A) verkürzt werden kann. Wenn das Schaltelement Q1 aus einem SiC-MOSFET besteht, kann insbesondere eine hohe Schaltreaktionsfähigkeit erreicht werden und daher ist das Verkürzen des Abstands zwischen dem Spiegelklemmabschnitt 18 und dem Schaltelement Q1 (Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A) unter dem Gesichtspunkt des Verhinderns einer Fehlfunktion des Schaltelements Q1 vorteilhaft.
Wenn der Steuer-IC 221 in dem Steuermodul CM2 eingesetzt wird, hängt gleichermaßen der Abstand zwischen dem Spiegelklemmschaltkreis und dem Schaltelement Q2 von dem Abstand zwischen dem Steuer-IC 221 und dem Unterer-Zweig-Verbindungsanschlusspunkt 70B ab. In dem Steuermodul CM2 ist es daher unter dem Gesichtspunkt des Verhinderns einer Fehlfunktion des Schaltelements Q2 wünschenswerter, den Steuer-IC 222 und den Spiegelklemmabschnitt 28 zu verwenden, da der Abstand zwischen dem Spiegelklemmschaltkreis (Spiegelklemmabschnitt 28) und dem Schaltelement Q2 (Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B) verkürzt werden kann. Wenn das Schaltelement Q2 aus einem SiC-MOSFET besteht, kann insbesondere eine hohe Schaltreaktionsfähigkeit erreicht werden und daher ist das Verkürzen des Abstands zwischen dem Spiegelklemmabschnitt 28 und dem Schaltelement Q2 (Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B) unter dem Gesichtspunkt des Verhinderns einer Fehlfunktion des Schaltelements Q2 vorteilhaft.
<Dritte Ausführungsform>
Nun unter Bezugnahme auf 25 bis 27 wird eine Halbleitervorrichtung A3 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
Die Halbleitervorrichtung A3 weist das Leistungsmodul PM und ein Steuermodul CM3 auf. Mit anderen Worten unterscheidet sich die Halbleitervorrichtung A3 von der Halbleitervorrichtung A1 darin, dass sie das Steuermodul CM3 anstelle des Steuermoduls CM1 aufweist. Das Steuermodul CM3 weist als Schaltkreiskomponenten einen Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10C, einen Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20C und einen gemeinsamen Schaltkreis 30C auf. Der gemeinsame Schaltkreis 30C ist ähnlich dem gemeinsamen Schaltkreis 30A ausgebildet. Die Schaltkreiskonfiguration der Halbleitervorrichtung A3 ist im Allgemeinen gleich jener der Halbleitervorrichtung A1 (siehe 1).
25 veranschaulicht eine teilweise extrahierte beispielhafte Schaltkreiskonfiguration des Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 10C. 26 veranschaulicht eine teilweise extrahierte beispielhafte Schaltkreiskonfiguration des Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 20C. Die Teile des Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 10C und des Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 20C, die in 25 und 26 nicht gezeigt sind, sind im Wesentlichen gleich jenen des Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 10A und des Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 20A.
Das Steuermodul CM3 unterscheidet sich von dem Steuermodul CM1 darin, dass es die Steuer-ICs 122 und 222 anstelle der Steuer-ICs 121 und 221 aufweist. Mit anderen Worten weist das Steuermodul CM3, wie das Steuermodul CM2, die Steuer-ICs 122 und 222 (Steuer-IC mit der externen Spiegelklemme) auf. Aufgrund des Aufnehmens der Steuer-ICs 122 und 222 weist das Steuermodul CM3 den Spiegelklemmabschnitt 18 in dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10C, wie in 25 gezeigt, und den Spiegelklemmabschnitt 28 in dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20C, wie in 26 gezeigt, auf. Die Spiegelklemmabschnitte 18 und 28 gemäß dieser Ausführungsform sind ähnlich jenen des Steuermoduls CM2 ausgebildet.
Das Steuermodul CM3 weist als Vorrichtungsstruktur eine Leiterplatte 62, den Verbinder CNT1 und mehrere elektronische Teile auf. Der Verbinder CNT1 und die mehreren elektronischen Teile sind auf der Leiterplatte 62 montiert. Die mehreren elektronischen Teile in der Vorrichtungsstruktur des Steuermoduls CM3 weisen eine erste Teilegruppe, eine zweite Teilegruppe und eine dritte Teilegruppe auf. Die erste Teilegruppe weist einen Satz elektronischer Teile auf, die den in 25 gezeigten Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10C darstellen. Die zweite Teilegruppe weist einen Satz elektronischer Teile auf, die den in 26 gezeigten Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20C darstellen. Die dritte Teilegruppe weist einen Satz elektronischer Teile auf, die den gemeinsamen Schaltkreis 30C darstellen.
27 ist eine Draufsicht, die die Vorrichtungsstruktur des Steuermoduls CM3 zeigt. 27 zeigt das Teilelayout auf der Leiterplatte 62 in dem Steuermodul CM3.
Die Leiterplatte 62 unterscheidet sich von der Leiterplatte 60 darin, dass, wie in 27 gezeigt, die Steuer-ICs 122 und 222 anstelle der Steuer-ICs 121 und 221 montiert sind und dass die Spiegelklemmabschnitte 18 und 28 montiert sind. Die verbleibenden Teile der Leiterplatte 62 sind ähnlich jenen der Leiterplatte 60 ausgebildet.
Der Spiegelklemmabschnitt 18 befindet sich, wie in 27 gezeigt, zwischen dem Überspannungsschutzelement 14 und dem Ansteuerungshilfsabschnitt 13 in der y-Richtung und in der x-Richtung zwischen den mehreren Widerständen in dem Strombegrenzungsschaltkreis 131 des Ansteuerungshilfsabschnitts 13 (insbesondere zwischen mehreren Widerständen, die wirken, wenn das Schaltelement Q1 eingeschaltet ist, und mehreren Widerständen, die wirken, wenn das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist).
Der Spiegelklemmabschnitt 28 befindet sich, wie in 27 gezeigt, zwischen dem Überspannungsschutzelement 24 und dem Ansteuerungshilfsabschnitt 23 in der y-Richtung und in der x-Richtung zwischen den mehreren Widerständen in dem Strombegrenzungsschaltkreis 231 des Ansteuerungshilfsabschnitts 23 (insbesondere zwischen mehreren Widerständen, die wirken, wenn das Schaltelement Q2 eingeschaltet ist, und mehreren Widerständen, die wirken, wenn das Schaltelement Q2 ausgeschaltet ist).
Das Steuermodul CM3 gemäß der dritten Ausführungsform stellt die folgenden vorteilhaften Effekte bereit.
In dem Steuermodul CM3 befindet sich, wie in dem Steuermodul CM1, der Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A in einer Draufsicht auf der x1-Seite und auf der y1-Seite mit Bezug auf den Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Der erste Rand 811 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der x1-Seite mit Bezug auf den ersten Rand 821 des zweiten Strukturgebiets 82, der zweite Rand 812 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der x1-Seite mit Bezug auf den zweiten Rand 822 des zweiten Strukturgebiets 82, der dritte Rand 813 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der y1-Seite mit Bezug auf den dritten Rand 823 des zweiten Strukturgebiets 82 und der vierte Rand 814 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der y1-Seite mit Bezug auf den vierten Rand 824 des zweiten Strukturgebiets 82. Ferner befindet sich das Bondgebiet 834, in dem der Verbinder CNT1 gebondet ist, sowohl in der x-Richtung als auch in der y-Richtung zwischen dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A und dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Die erwähnte Konfiguration des Steuermoduls CM3 ermöglicht es, wie jene des Steuermoduls CM1, dass die erste Teilegruppe, die den Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10C darstellt, und die zweite Teilegruppe, die den Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20C darstellt, in einer Draufsicht im Allgemeinen symmetrisch mit Bezug auf den Verbinder CNT1 angeordnet sind. Dementsprechend kann eine Differenz zwischen dem Verdrahtungsabstand von dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10C zu dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A und dem Verdrahtungsabstand von dem Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20C zu dem Unter-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B minimiert werden. Daher kann verhindert werden, dass die Verdrahtungsimpedanz in dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10C und dem Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20C ungleichmäßig wird.
In dem Steuermodul CM3 befindet sich das Überspannungsschutzelement 14 unter den in der ersten Teilegruppe enthaltenen Teilen am nächsten zu dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A. Entsprechend ist das Teilelayout in dem Steuermodul CM3, wie jenes des Steuermoduls CM1, unter dem Gesichtspunkt des Schutzes des Schaltelements Q1 vor einer Stoßspannung vorteilhaft. Gleichermaßen befindet sich das Überspannungsschutzelement 24 unter den in der zweiten Teilegruppe enthaltenen Teilen am nächsten zu dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Daher ist das Teilelayout in dem Steuermodul CM3, wie in jenem des Steuermoduls CM1, unter dem Gesichtspunkt des Schutzes des Schaltelements Q2 vor einer Stoßspannung vorteilhaft.
In dem Steuermodul CM3 befindet sich der Spiegelklemmabschnitt 18 näher an dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A als in dem Steuermodul CM2. Dementsprechend weist das Steuermodul CM3 unter dem Gesichtspunkt des Verhinderns einer Fehlfunktion des Schaltelements Q1 ein vorteilhafteres Teilelayout als das Steuermodul CM2 auf. Gleichermaßen befindet sich der Spiegelklemmabschnitt 28 näher an dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B als in dem Steuermodul CM2. Dementsprechend weist das Steuermodul CM3 unter dem Gesichtspunkt des Verhinderns einer Fehlfunktion des Schaltelements Q2 ein vorteilhafteres Teilelayout als das Steuermodul CM2 auf.
<Vierte Ausführungsform>
Unter Bezugnahme auf die 28 bis 31 wird eine Halbleitervorrichtung A4 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
Die Halbleitervorrichtung A4 gemäß der vierten Ausführungsform weist das Leistungsmodul PM und ein Steuermodul CM4 auf. Mit anderen Worten unterscheidet sich die Halbleitervorrichtung A4 von der Halbleitervorrichtung A1 darin, dass sie das Steuermodul CM4 anstelle des Steuermoduls CM1 aufweist.
Das Steuermodul CM4 weist als Schaltkreiskomponenten einen Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10D, einen Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20D und einen gemeinsamen Schaltkreis 30D auf. Der gemeinsame Schaltkreis 30D ist ähnlich dem gemeinsamen Schaltkreis 30A ausgebildet.
28 veranschaulicht eine beispielhafte Schaltkreiskonfiguration des Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 10D. Wie in 28 gezeigt, unterscheidet sich der Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10D von dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10A (erste Ausführungsform) hauptsächlich in den folgenden Aspekten.
In dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10D weist der Ansteuerungshilfsabschnitt 13 die Transistoren 132 und 133 nicht auf und sind die Funktionen der Transistoren 132 und 133 in den Steuer-IC 121 eingebunden. Mit anderen Worten weist der Ansteuerungshilfsabschnitt 13 die Vortreiberfunktion nicht auf, sondern besitzt der Steuer-IC 121 die Ansteuerungsfunktion, so dass das Steuersignal von dem Steuer-IC 121 an das Schaltelement Q1 ausgegeben wird. Außerdem weist der Ansteuerungshilfsabschnitt 13 des Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 10D die mehreren Bias-Kondensatoren 134 und 135 nicht auf und weist der Strombegrenzungsschaltkreis 131 die Diode nicht auf. Ferner weist der Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10D, wie die Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreise 10B und 10C, den Spiegelklemmabschnitt 18 einschließlich des Transistors 181 auf.
29 veranschaulicht eine beispielhafte Schaltkreiskonfiguration des Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 20D. Wie in 29 gezeigt, unterscheidet sich der Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20D von dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20A (erste Ausführungsform) hauptsächlich in den folgenden Aspekten.
In dem Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20D weist der Ansteuerungshilfsabschnitt 23 die Transistoren 232 und 233 nicht auf und sind die Funktionen der Transistoren 232 und 233 in den Steuer-IC 221 eingebunden. Mit anderen Worten weist der Ansteuerungshilfsabschnitt 23 die Vortreiberfunktion nicht auf, sondern besitzt der Steuer-IC 221 die Ansteuerungsfunktion, so dass das Steuersignal von dem Steuer-IC 221 an das Schaltelement Q2 ausgegeben wird. Außerdem weist der Ansteuerungshilfsabschnitt 23 des Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 20D die mehreren Bias-Kondensatoren 234 und 235 nicht auf und weist der Strombegrenzungsschaltkreis 231 die Diode nicht auf. Ferner weist der Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20D, wie die Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreise 20B und 20C, den Spiegelklemmabschnitt 28 einschließlich des Transistors 281 auf.
Zusätzlich zu dem Obigen werden die Verbindungsanordnungen der mehreren elektronischen Teile nach Bedarf gemäß den erwähnten Unterschieden des Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 10D und des Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 20D geändert.
Das Steuermodul CM4 weist als Vorrichtungsstruktur eine Leiterplatte 63, mehrere elektronische Teile und den Verbinder CNT1 auf. Die mehreren elektronischen Teile und der Verbinder CNT1 sind auf der Leiterplatte 63 montiert. Die mehreren elektronischen Teile in der Vorrichtungsstruktur des Steuermoduls CM4 weisen eine erste Teilegruppe, eine zweite Teilegruppe und eine dritte Teilegruppe auf. Die erste Teilegruppe weist einen Satz elektronischer Teile auf, die den in 28 gezeigten Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10D darstellen. Die zweite Teilegruppe weist einen Satz elektronischer Teile auf, die den in 29 gezeigten Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20D darstellen. Die dritte Teilegruppe weist einen Satz elektronischer Teile auf, die den gemeinsamen Schaltkreis 30D darstellen.
30 und 31 sind Draufsichten, die die Vorrichtungsstruktur des Steuermoduls CM4 zeigen. 30 veranschaulicht ein Teilelayout auf der Leiterplatte 63. 31 veranschaulicht ein Verdrahtungslayout auf der Leiterplatte 63. In 31 sind die mehreren elektronischen Teile und der Verbinder CNT1 durch imaginäre Linien (gestrichelte Linien) angegeben.
Wie in 30 gezeigt, befindet sich das Überspannungsschutzelement 14 unter den in der ersten Teilegruppe enthaltenen Teilen am nächsten zu dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A. In der ersten Teilegruppe sind der Ansteuerungshilfsabschnitt 13 und der Gate-Treiber-Abschnitt 12 in der y-Richtung mit dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A ausgerichtet, wobei das Überspannungsschutzelement 14 dazwischen liegt. Der Ansteuerungshilfsabschnitt 13 befindet sich zwischen dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A und dem Gate-Treiber-Abschnitt 12. Dementsprechend sind der Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A, der Ansteuerungshilfsabschnitt 13 und der Gate-Treiber-Abschnitt 12 in dieser Reihenfolge in der y-Richtung ausgerichtet. Der Spiegelklemmabschnitt 18 befindet sich in der x-Richtung zwischen den mehreren Widerständen in dem Strombegrenzungsschaltkreis 131 des Ansteuerungshilfsabschnitts 13 (insbesondere zwischen mehreren Widerständen, die wirken, wenn das Schaltelement Q1 eingeschaltet ist, und mehreren Widerständen, die wirken, wenn das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist). Der Spiegelklemmabschnitt 18 befindet sich nahe dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A.
Wie in 30 gezeigt, befindet sich das Überspannungsschutzelement 24 unter den in der zweiten Teilegruppe enthaltenen Teilen am nächsten zu dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. In der zweiten Teilegruppe sind der Ansteuerungshilfsabschnitt 23 und der Gate-Treiber-Abschnitt 22 in der y-Richtung mit dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B ausgerichtet, wobei das Überspannungsschutzelement 24 dazwischen liegt. Der Ansteuerungshilfsabschnitt 23 befindet sich zwischen dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B und dem Gate-Treiber-Abschnitt 22. Dementsprechend sind der Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B, der Ansteuerungshilfsabschnitt 23 und der Gate-Treiber-Abschnitt 22 in dieser Reihenfolge in der y-Richtung ausgerichtet. Der Spiegelklemmabschnitt 28 befindet sich in der x-Richtung zwischen den mehreren Widerständen in dem Strombegrenzungsschaltkreis 231 des Ansteuerungshilfsabschnitts 23 (insbesondere zwischen mehreren Widerständen, die wirken, wenn das Schaltelement Q2 eingeschaltet ist, und mehreren Widerständen, die wirken, wenn das Schaltelement Q2 ausgeschaltet ist). Der Spiegelklemmabschnitt 28 befindet sich nahe dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B.
Wie in 30 gezeigt, sind das Überspannungsschutzelement 14 und das Überspannungsschutzelement 24 im Allgemeinen punktsymmetrisch mit Bezug auf den Verbinder CNT1 angeordnet. Gleichermaßen sind der Ansteuerungshilfsabschnitt 13 und der Ansteuerungshilfsabschnitt 23, der Spiegelklemmabschnitt 18 und der Spiegelklemmabschnitt 28 sowie der Gate-Treiber-Abschnitt 12 und der Gate-Treiber-Abschnitt 22 im Allgemeinen punktsymmetrisch mit Bezug auf den Verbinder CNT1 angeordnet.
Die Leiterplatte 63 ist, wie die Leiterplatte 60, eine mehrschichtige Leiterplatte. Die Leiterplatte 63 weist mehrere Verdrahtungsschichten auf, die über eine Isolationsschicht dazwischen aufeinander gestapelt sind. Die Leiterplatte 63 unterscheidet sich von der Leiterplatte 60 bezüglich der Stellen des ersten Strukturgebiets 81, des zweiten Strukturgebiets 82, des dritten Strukturgebiets 83, des ersten Isolationsgebiets 91, des zweiten Isolationsgebiets 92 und des dritten Isolationsgebiets 93, wie in 31 gezeigt ist. Aufgrund der Unterschiede der Stelle werden die Stellen der mehreren elektronischen Teile nach Bedarf geändert. Das erste Strukturgebiet 81, das zweite Strukturgebiet 82, das dritte Strukturgebiet 83, das erste Isolationsgebiet 91, das zweite Isolationsgebiet 92 und das dritte Isolationsgebiet 93 sind über mehrere Verdrahtungsschichten hinweg gebildet.
Auf der Leiterplatte 63, wie in 31 gezeigt, befindet sich der erste Rand 811 des ersten Strukturgebiets 81 auf der x1-Seite mit Bezug auf den ersten Rand 821 des zweiten Strukturgebiets 82. Der zweite Rand 812 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der x1-Seite mit Bezug auf den ersten Rand 822 des zweiten Strukturgebiets 82. Der dritte Rand 813 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der y1-Seite mit Bezug auf den dritten Rand 823 des zweiten Strukturgebiets 82. Der vierte Rand 814 befindet sich im Allgemeinen bei der gleichen Position wie der vierte Rand 824 des zweiten Strukturgebiets 82 in der y-Richtung. Die Positionsbeziehung der zwei vierten Ränder 814 und 824 unterscheidet sich von jener der Steuermodule CM1 bis CM3 gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform.
Auf der Leiterplatte 63 erstreckt sich, wie in 31 gezeigt, das erste Isolationsgebiet 91 von dem ersten Rand 60a auf der y1-Seite zu dem ersten Rand 60a auf der y2-Seite. Das zweite Isolationsgebiet 92 erstreckt sich von dem zweiten Rand 60b auf der x2-Seite zu dem ersten Rand 60a auf der y2-Seite.
Das Steuermodul CM4 gemäß der vierten Ausführungsform stellt die folgenden vorteilhaften Effekte bereit.
In dem Steuermodul CM4 befindet sich, wie in dem Steuermodul CM1, der Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A in einer Draufsicht auf der x1-Seite und auf der y1-Seite mit Bezug auf den Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Der erste Rand 811 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der x1-Seite mit Bezug auf den ersten Rand 821 des zweiten Strukturgebiets 82, der zweite Rand 812 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der x1-Seite mit Bezug auf den zweiten Rand 822 des zweiten Strukturgebiets 82 und der dritte Rand 813 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der y1-Seite mit Bezug auf den dritten Rand 823 des zweiten Strukturgebiets 82. Ferner befindet sich das Bondgebiet 834, in dem der Verbinder CNT1 gebondet ist, sowohl in der x-Richtung als auch in der y-Richtung zwischen dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A und dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Die erwähnte Konfiguration des Steuermoduls CM4 ermöglicht es, wie jene des Steuermoduls CM1, dass die erste Teilegruppe, die den Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10D darstellt, und die zweite Teilegruppe, die den Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20D darstellt, in einer Draufsicht im Allgemeinen symmetrisch mit Bezug auf den Verbinder CNT1 angeordnet sind. Dementsprechend kann eine Differenz zwischen dem Verdrahtungsabstand von dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10D zu dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A und dem Verdrahtungsabstand von dem Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20D zu dem Unter-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B minimiert werden. Daher kann verhindert werden, dass die Verdrahtungsimpedanz in dem Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10C und dem Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20C ungleichmäßig wird. Somit ist das Steuermodul CM4 bei dem Steuern des Leistungsmoduls PM vorteilhaft.
In dem Steuermodul CM4 befindet sich, wie in dem Steuermodul CM1 (siehe 6), das Überspannungsschutzelement 14 unter den in der ersten Teilegruppe enthaltenen Teilen am nächsten zu dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A. Entsprechend ist das Teilelayout in dem Steuermodul CM4, wie jenes des Steuermoduls CM1, unter dem Gesichtspunkt des Schutzes des Schaltelements Q1 vor einer Stoßspannung vorteilhaft. Außerdem befindet sich in dem Steuermodul CM4, wie in dem Steuermodul CM1 (siehe 6), das Überspannungsschutzelement 24 unter den in der zweiten Teilegruppe enthaltenen Teilen am nächsten zu dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Daher ist das Teilelayout in dem Steuermodul CM4, wie in jenem des Steuermoduls CM1, unter dem Gesichtspunkt des Schutzes des Schaltelements Q2 vor einer Stoßspannung vorteilhaft.
In dem Steuermodul CM4 sind der Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A, der Ansteuerungshilfsabschnitt 13 und der Gate-Treiber-Abschnitt 12 in dieser Reihenfolge in der y-Richtung ausgerichtet. Eine solche Konfiguration kann den Strompfad von dem Gate-Treiber-Abschnitt 12 zu dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A durch den Ansteuerungshilfsabschnitt 13 verkürzen. Mit anderen Worten kann die Übertragungszeit eines Steuersignals, das vom Gate-Treiber-Abschnitt 12 ausgegeben und über den Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A in den Steuersignalanschluss (Gate-Anschluss) des Schaltelements Q1 eingegeben wird, verkürzt werden. Folglich kann eine Verzögerung der Handlung des Schaltelements Q1 unterdrückt werden. Gleichermaßen sind der Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B, der Ansteuerungshilfsabschnitt 23 und der Gate-Treiber-Abschnitt 22 in dieser Reihenfolge in der y-Richtung ausgerichtet. Eine solche Konfiguration kann den Strompfad von dem Gate-Treiber-Abschnitt 22 zu dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B durch den Ansteuerungshilfsabschnitt 23 verkürzen. Mit anderen Worten kann die Übertragungszeit eines Steuersignals, das vom Gate-Treiber-Abschnitt 22 ausgegeben und über den Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B in den Steuersignalanschluss (Gate-Anschluss) des Schaltelements Q2 eingegeben wird, verkürzt werden. Folglich kann eine Verzögerung der Handlung des Schaltelements Q1 unterdrückt werden.
In dem Steuermodul CM4 befindet sich, wie in dem Steuermodul CM3, der Spiegelklemmabschnitt 18 nahe dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A. Genauer gesagt befindet sich nur das Überspannungsschutzelement 14 zwischen dem Spiegelklemmabschnitt 18 und dem Oberer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70A. Eine solche Konfiguration verkürzt den Strompfad, wenn der Transistor 181 eingeschaltet ist, was unter dem Gesichtspunkt des Verhinderns einer Fehlfunktion des Schaltelements Q1 vorteilhaft ist. Gleichermaßen befindet sich der Spiegelklemmabschnitt 28 nahe dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Genauer gesagt befindet sich nur das Überspannungsschutzelement 24 zwischen dem Spiegelklemmabschnitt 28 und dem Unterer-Zweig-Anschlussverbindungspunkt 70B. Eine solche Konfiguration verkürzt den Strompfad, wenn der Transistor 281 eingeschaltet ist, was unter dem Gesichtspunkt des Verhinderns einer Fehlfunktion des Schaltelements Q2 vorteilhaft ist.
In dem Steuermodul CM4 erstreckt sich das erste Isolationsgebiet 91 von dem ersten Rand 60a auf der y1-Seite zu dem ersten Rand 60a auf der y2-Seite. In dem Steuermodul CM4 grenzt der Gate-Treiber-Abschnitt 12 aufgrund der Abwesenheit der Transistoren 132 und 133 in dem Ansteuerungshilfsabschnitt 13 nahe an den Strombegrenzungsschaltkreis 131 an. Der Steuer-IC 121 des Gate-Treiber-Abschnitts 12 ist in einer Draufsicht so angeordnet, dass er das erste Isolationsgebiet 91 überlappt. Wenn dementsprechend das erste Isolationsgebiet 91 so gebildet ist, dass es sich von dem ersten Rand 60a auf der y1-Seite zu dem zweiten Rand 60b auf der x1-Seite erstreckt, wie bei der ersten Ausführungsform, kann das erste Strukturgebiet 81 aufgrund der Anwesenheit des dritten Isolationsgebiets 93 kleiner werden. Das Bilden des ersten Isolationsgebiets 91 derart, dass es sich von dem ersten Rand 60a auf der y1-Seite zu dem ersten Rand 60a auf der y2-Seite erstreckt, verhindert jedoch, dass das erste Strukturgebiet 81 in dem Steuermodul CM4 kleiner wird.
Obwohl die Steuer-ICs 122 und 222 in dem Steuermodul CM4 gemäß der vierten Ausführungsform den Spiegelklemmschaltkreis nicht darin aufweisen, können die Steuer-ICs 121 und 221 mit dem eingebundenen Spiegelklemmschaltkreis wie in dem Steuermodul CM1 eingesetzt werden. In diesem Fall können die Spiegelklemmabschnitte 18 und 28 aus dem Steuermodul CM4 ausgeschlossen sein.
<Fünfte Ausführungsform>
Unter Bezugnahme auf 32 und 33 wird eine Halbleitervorrichtung A5 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung nachfolgend beschrieben.
Die Halbleitervorrichtung A5 gemäß der fünften Ausführungsform weist das Leistungsmodul PM und ein Steuermodul CM5 auf. Die Halbleitervorrichtung A5 unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung A4 darin, dass sie das Steuermodul CM5 anstelle des Steuermoduls CM4 aufweist.
Das Steuermodul CM5 weist als Schaltkreiskomponenten einen Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10E, einen Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20E und einen gemeinsamen Schaltkreis 30E auf. Der Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10E, der Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20E und der gemeinsame Schaltkreis 30E haben die gleiche Schaltkreiskonfiguration wie jene des Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 10D (siehe 28), des Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreises 20D (siehe 29) bzw. des gemeinsamen Schaltkreises 30D.
Das Steuermodul CM5 weist als Vorrichtungsstruktur eine Leiterplatte 64, mehrere elektronische Teile und den Verbinder CNT1 auf. Die mehreren elektronischen Teile und der Verbinder CNT1 sind auf der Leiterplatte 64 montiert. Die mehreren elektronischen Teile in dem Steuermodul CM5 weisen eine erste Teilegruppe, eine zweite Teilegruppe und eine dritte Teilegruppe auf. Die erste Teilegruppe weist einen Satz elektronischer Teile auf, die den Oberer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 10E darstellen. Die zweite Teilegruppe weist einen Satz elektronischer Teile auf, die den Unterer-Zweig-Ansteuerungsschaltkreis 20E darstellen. Die dritte Teilegruppe weist einen Satz elektronischer Teile auf, die den gemeinsamen Schaltkreis 30E darstellen.
32 und 33 sind Draufsichten, die die Vorrichtungsstruktur des Steuermoduls CM5 zeigen. 32 veranschaulicht ein Teilelayout auf der Leiterplatte 64. 33 veranschaulicht ein Verdrahtungslayout auf der Leiterplatte 64. In 33 sind die mehreren elektronischen Teile und der Verbinder CNT1 durch imaginäre Linien (gestrichelte Linien) angegeben.
In dem Steuermodul CM5 sind, wie in 32 gezeigt, die Gate-Treiber-Abschnitte 12 und 22, die Ansteuerungshilfsabschnitte 13 und 23, die Überspannungsschutzelemente 14 und 24 und die Spiegelklemmabschnitte 18 und 28 ähnlich dem Steuermodul CM4 (siehe 30) angeordnet.
Die Leiterplatte 64 ist, wie die Leiterplatte 63, eine mehrschichtige Leiterplatte. Die Leiterplatte 64 weist mehrere Verdrahtungsschichten auf, die über eine Isolationsschicht dazwischen aufeinander gestapelt sind. Die Leiterplatte 64 unterscheidet sich von der Leiterplatte 63 bezüglich der Stellen und Formen des zweiten Strukturgebiets 82, des dritten Strukturgebiets 83 und des zweiten Isolationsgebiets 92, wie in 33 gezeigt ist. Aufgrund der Unterschiede der Stellen werden die Stellen der mehreren elektronischen Teile nach Bedarf geändert. Die Stellen und Formen des ersten Strukturgebiets 81 und des ersten Isolationsgebiets 91 sind im Allgemeinen gleich jenen des Steuermoduls CM4.
Auf der Leiterplatte 64, wie in 33 gezeigt, befindet sich der erste Rand 811 des ersten Strukturgebiets 81 auf der x1-Seite mit Bezug auf den ersten Rand 821 des zweiten Strukturgebiets 82. Der zweite Rand 812 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich auf der x1-Seite mit Bezug auf den ersten Rand 822 des zweiten Strukturgebiets 82. Der dritte Rand 813 des ersten Strukturgebiets 81 befindet sich im Allgemeinen bei der gleichen Position wie der dritte Rand 823 des zweiten Strukturgebiets 82 in der y-Richtung. Der vierte Rand 814 befindet sich im Allgemeinen bei der gleichen Position wie der vierte Rand 824 des zweiten Strukturgebiets 82 in der y-Richtung.
Auf der Leiterplatte 64 erstreckt sich, wie in 33 gezeigt, das erste Isolationsgebiet 91 von dem ersten Rand 60a auf der y1-Seite zu dem ersten Rand 60a auf der y2-Seite. Das zweite Isolationsgebiet 92 erstreckt sich auch von dem ersten Rand 60a auf der y1-Seite zu dem ersten Rand 60a auf der y2-Seite.
Das Steuermodul CM5 gemäß der fünften Ausführungsform stellt ähnliche vorteilhafte Effekte wie jene bereit, die durch das Steuermodul CM4 bereitgestellt werden.
Das Steuermodul und die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die vorhergehenden Ausführungsformen beschränkt. Die spezielle Konfiguration der Elemente des Steuermoduls und der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung können auf verschiedene Weisen modifiziert werden.
Das Steuermodul und die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung weisen Ausführungsformen auf, die in den folgenden Anhängen beschrieben sind.
Anhang 1.
Ein Steuermodul, das einen Betrieb eines ersten Schaltelements und eines zweiten Schaltelements steuert, wobei das Steuermodul Folgendes aufweist:

mehrere elektronische Teile;
einen Verbinder, der eine Betriebsleistung für das Steuermodul und ein Eingangssignal empfängt; und
eine Leiterplatte, auf der die mehreren elektronischen Teile und der Verbinder montiert sind,
wobei die Leiterplatte Folgendes aufweist: ein erstes Strukturgebiet, das mit einer ersten Verdrahtungsstruktur gebildet ist; ein zweites Strukturgebiet, das mit einer zweiten Verdrahtungsstruktur gebildet ist; ein drittes Strukturgebiet, das mit einer dritten Verdrahtungsstruktur gebildet ist; einen ersten Verbindungspunkt, der elektrisch mit der ersten Verdrahtungsstruktur und dem ersten Schaltelement verbunden ist; und einen zweiten Verbindungspunkt, der elektrisch mit der zweiten Verdrahtungsstruktur und dem zweiten Schaltelement verbunden ist,
das erste Strukturgebiet, das zweite Strukturgebiet und das dritte Strukturgebiet bei Betrachtung in einer Dickenrichtung der Leiterplatte voneinander beabstandet sind,
der erste Verbindungspunkt bei Betrachtung in der Dickenrichtung in einem ersten Richtungssinn einer ersten Richtung senkrecht zur Dickenrichtung mit Bezug auf den zweiten Verbindungspunkt versetzt ist, während er bei Betrachtung in der Dickenrichtung auch in einem ersten Richtungssinn einer zweiten Richtung senkrecht zu sowohl der Dickenrichtung als auch der ersten Richtung mit Bezug auf den zweiten Verbindungspunkt versetzt ist,
sowohl das erste Strukturgebiet als auch das zweite Strukturgebiet bei Betrachtung in der Dickenrichtung einen ersten in dem ersten Richtungssinn der ersten Richtung versetzten Rand, einen zweiten in einem zweiten Richtungssinn der ersten Richtung versetzten Rand, einen dritten in dem ersten Richtungssinn der zweiten Richtung versetzten Rand und einen vierten in einem zweiten Richtungssinn der zweiten Richtung versetzten Rand aufweist,
der erste Rand des ersten Strukturgebiets in dem ersten Richtungssinn der ersten Richtung mit Bezug auf den ersten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt ist,
der zweite Rand des ersten Strukturgebiets in dem ersten Richtungssinn der ersten Richtung mit Bezug auf den zweiten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt ist,
der dritte Rand des ersten Strukturgebiets in dem ersten Richtungssinn der zweiten Richtung mit Bezug auf den dritten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt ist,
das dritte Strukturgebiet ein Bondgebiet, an das der Verbinder gebondet werden soll, aufweist, wobei sich das dritte Strukturgebiet bei Betrachtung in der Dickenrichtung zwischen dem ersten Strukturgebiet und dem zweiten Strukturgebiet befindet, und
sich das Bondgebiet zwischen dem ersten Verbindungspunkt und dem zweiten Verbindungspunkt in der ersten Richtung und in der zweiten Richtung befindet.

Anhang 2.
Das Steuermodul nach Anhang 1, wobei der vierte Rand des ersten Strukturgebiets in dem ersten Richtungssinn der zweiten Richtung mit Bezug auf den vierten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt ist.
Anhang 3.
Das Steuermodul nach Anhang 1 oder 2, wobei der erste Verbindungspunkt das erste Strukturgebiet bei Betrachtung in der Dickenrichtung überlappt und sich bei Betrachtung in der Dickenrichtung nahe dem zweiten Rand des ersten Strukturgebiets in der ersten Richtung befindet, und
der zweite Verbindungspunkt das zweite Strukturgebiet bei Betrachtung in der Dickenrichtung überlappt und sich bei Betrachtung in der Dickenrichtung nahe dem ersten Rand des zweiten Strukturgebiets in der ersten Richtung befindet.
Anhang 4.
Das Steuermodul nach Anhang 3, wobei sich der erste Verbindungspunkt bei Betrachtung in der Dickenrichtung nahe dem dritten Rand des ersten Strukturgebiets in der zweiten Richtung befindet, und
sich der zweite Verbindungspunkt bei Betrachtung in der Dickenrichtung nahe dem vierten Rand des zweiten Strukturgebiets in der zweiten Richtung befindet.
Anhang 5.
Das Steuermodul nach Anhang 4, wobei die Leiterplatte ein Paar von Leiterplattenrändern aufweist, die in der zweiten Richtung voneinander beabstandet sind und sich bei Betrachtung in der Dickenrichtung jeweils in der ersten Richtung erstrecken,
der erste Verbindungspunkt entlang des Plattenrandes angeordnet ist, und zwar in dem ersten Richtungssinn der zweiten Richtung versetzt, und
der zweite Verbindungspunkt entlang des Plattenrandes angeordnet ist, und zwar in dem zweiten Richtungssinn der zweiten Richtung versetzt.
Anhang 6.
Das Steuermodul nach Anhang 5, wobei die Leiterplatte bei Betrachtung in der Dickenrichtung eine rechteckige Form aufweist, und
das Bondgebiet einen Schnittpunkt diagonaler Linien der Leiterplatte bei Betrachtung in der Dickenrichtung überlappt.
Anhang 7.
Das Steuermodul nach Anhang 6, wobei die Leiterplatte bei Betrachtung in der Dickenrichtung länglich in der ersten Richtung ist, und
das Bondgebiet bei Betrachtung in der Dickenrichtung eine rechteckige Form aufweist, die in der zweiten Richtung länglich ist.
Anhang 8.
Das Steuermodul nach Anhang 7, wobei das erste Strukturgebiet und das zweite Strukturgebiet einander in der ersten Richtung gegenüberliegend mit Bezug auf eine Linie angeordnet sind, die entlang der Zentren des Bondgebiets in der ersten Richtung gezeichnet ist.
Anhang 9.
Das Steuermodul nach Anhang 6, wobei die Leiterplatte bei Betrachtung in der Dickenrichtung länglich in der ersten Richtung ist, und
das Bondgebiet bei Betrachtung in der Dickenrichtung eine rechteckige Form aufweist, die in der ersten Richtung länglich ist.
Anhang 10.
Das Steuermodul nach einem der Anhänge 1 bis 9, wobei das dritte Strukturgebiet einen ersten Abschnitt, der in dem zweiten Richtungssinn der zweiten Richtung mit Bezug auf den vierten Rand des ersten Strukturgebiets versetzt ist, einen zweiten Abschnitt, der in dem ersten Richtungssinn der zweiten Richtung mit Bezug auf den dritten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt ist, und einen dritten Abschnitt, der mit dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt verbunden ist, aufweist.
Anhang 11.
Das Steuermodul nach Anhang 10, wobei das Bondgebiet bei Betrachtung in der Dickenrichtung den dritten Abschnitt überlappt.
Anhang 12.
Das Steuermodul nach Anhang 10 oder 11, wobei der erste Abschnitt bei Betrachtung in der ersten Richtung das zweite Strukturgebiet überlappt.
Anhang 13.
Das Steuermodul nach einem der Anhänge 10 bis 12, wobei der zweite Abschnitt bei Betrachtung in der ersten Richtung das zweite Strukturgebiet überlappt.
Anhang 14.
Das Steuermodul nach einem der Anhänge 10 bis 13, wobei der vierte Rand des ersten Strukturgebiets und der dritte Rand des zweiten Strukturgebiets bei Betrachtung in der ersten Richtung jeweils den dritten Abschnitt überlappen.
Anhang 15.
Das Steuermodul nach einem der Anhänge 1 bis 14, wobei der zweite Rand des ersten Strukturgebiets bei Betrachtung in der Dickenrichtung in dem ersten Richtungssinn der ersten Richtung mit Bezug auf den ersten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt ist.
Anhang 16.
Das Steuermodul nach einem der Anhänge 1 bis 15, wobei die Leiterplatte ein erstes Isolationsgebiet, das zur Isolation bei Betrachtung in der Dickenrichtung zwischen dem ersten Strukturgebiet und dem dritten Strukturgebiet angeordnet ist, und ein zweites Isolationsgebiet, das zur Isolation bei Betrachtung in der Dickenrichtung zwischen dem zweiten Strukturgebiet und dem dritten Strukturgebiet angeordnet ist, aufweist.
Anhang 17.
Das Steuermodul nach Anhang 16, wobei die mehreren elektronischen Teile eine erste Teilegruppe, die einen Betrieb des ersten Schaltelements steuert, und eine zweite Teilegruppe, die einen Betrieb des zweiten Schaltelements steuert, aufweisen,
ein Teil der ersten Teilegruppe mit der ersten Verdrahtungsstruktur verbunden ist, und
ein Teil der zweiten Teilegruppe mit der zweiten Verdrahtungsstruktur verbunden ist.
Anhang 18.
Das Steuermodul nach Anhang 17, wobei die erste Teilegruppe einen ersten Steuer-IC aufweist,
die zweite Teilegruppe einen zweiten Steuer-IC aufweist,
der erste Steuer-IC bei Betrachtung in der Dickenrichtung das erste Strukturgebiet, das dritte Strukturgebiet und das erste Isolationsgebiet überlappt, und
der zweite Steuer-IC bei Betrachtung in der Dickenrichtung das zweite Strukturgebiet, das dritte Strukturgebiet und das zweite Isolationsgebiet überlappt.
Anhang 19.
Das Steuermodul nach Anhang 17 oder 18, wobei die erste Teilegruppe einen ersten isolierten Transformator aufweist, die zweite Teilegruppe einen zweiten isolierten Transformator aufweist,
der erste isolierte Transformator bei Betrachtung in der Dickenrichtung das erste Strukturgebiet, das dritte Strukturgebiet und das erste Isolationsgebiet überlappt, und
der zweite isolierte Transformator bei Betrachtung in der Dickenrichtung das zweite Strukturgebiet, das dritte Strukturgebiet und das zweite Isolationsgebiet überlappt.
Anhang 20.
Das Steuermodul nach einem der Anhänge 17 bis 19, wobei die Leiterplatte mehrere Verdrahtungsschichten aufweist, die über eine Isolationsschicht dazwischen aufeinander gestapelt sind,
das erste Isolationsgebiet und das zweite Isolationsgebiet jeweils auf den mehreren Verdrahtungsschichten gebildet sind,
die ersten Isolationsgebiete, die jeweils auf den mehreren Verdrahtungsschichten gebildet sind, einander bei Betrachtung in der Dickenrichtung überlappen, und
die zweiten Isolationsgebiete, die jeweils auf den mehreren Verdrahtungsschichten gebildet sind, einander bei Betrachtung in der Dickenrichtung überlappen.
Anhang 21.
Das Steuermodul nach einem der Anhänge 1 bis 20, wobei das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement in Reihe verbunden sind, wobei das erste Schaltelement als ein oberer Zweig dient und das zweite Schaltelement als ein unterer Zweig dient.
Anhang 22.
Eine Halbleitervorrichtung, die Folgendes aufweist:

ein Steuermodul nach einem der Anhänge 1 bis 21; und
ein Leistungsmodul, das das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement aufweist.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017108521 A [0003]

Claims

Steuermodul, das einen Betrieb eines ersten Schaltelements und eines zweiten Schaltelements steuert, wobei das Steuermodul Folgendes aufweist: mehrere elektronische Teile; einen Verbinder, der eine Betriebsleistung für das Steuermodul und ein Eingangssignal empfängt; und eine Leiterplatte, auf der die mehreren elektronischen Teile und der Verbinder montiert sind, wobei die Leiterplatte Folgendes aufweist: ein erstes Strukturgebiet, das mit einer ersten Verdrahtungsstruktur gebildet ist; ein zweites Strukturgebiet, das mit einer zweiten Verdrahtungsstruktur gebildet ist; ein drittes Strukturgebiet, das mit einer dritten Verdrahtungsstruktur gebildet ist; einen ersten Verbindungspunkt, der elektrisch mit der ersten Verdrahtungsstruktur und dem ersten Schaltelement verbunden ist; und einen zweiten Verbindungspunkt, der elektrisch mit der zweiten Verdrahtungsstruktur und dem zweiten Schaltelement verbunden ist, wobei das erste Strukturgebiet, das zweite Strukturgebiet und das dritte Strukturgebiet bei Betrachtung in einer Dickenrichtung der Leiterplatte voneinander beabstandet sind, wobei der erste Verbindungspunkt bei Betrachtung in der Dickenrichtung in einem ersten Richtungssinn einer ersten Richtung senkrecht zur Dickenrichtung mit Bezug auf den zweiten Verbindungspunkt versetzt ist, während er bei Betrachtung in der Dickenrichtung auch in einem ersten Richtungssinn einer zweiten Richtung senkrecht zu sowohl der Dickenrichtung als auch der ersten Richtung mit Bezug auf den zweiten Verbindungspunkt versetzt ist, wobei sowohl das erste Strukturgebiet als auch das zweite Strukturgebiet bei Betrachtung in der Dickenrichtung einen ersten in dem ersten Richtungssinn der ersten Richtung versetzten Rand, einen zweiten in einem zweiten Richtungssinn der ersten Richtung versetzten Rand, einen dritten in dem ersten Richtungssinn der zweiten Richtung versetzten Rand und einen vierten in einem zweiten Richtungssinn der zweiten Richtung versetzten Rand aufweist, wobei der erste Rand des ersten Strukturgebiets in dem ersten Richtungssinn der ersten Richtung mit Bezug auf den ersten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt ist, wobei der zweite Rand des ersten Strukturgebiets in dem ersten Richtungssinn der ersten Richtung mit Bezug auf den zweiten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt ist, wobei der dritte Rand des ersten Strukturgebiets in dem ersten Richtungssinn der zweiten Richtung mit Bezug auf den dritten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt ist, wobei das dritte Strukturgebiet ein Bondgebiet, an das der Verbinder gebondet werden soll, aufweist, wobei sich das dritte Strukturgebiet bei Betrachtung in der Dickenrichtung zwischen dem ersten Strukturgebiet und dem zweiten Strukturgebiet befindet, und wobei sich das Bondgebiet zwischen dem ersten Verbindungspunkt und dem zweiten Verbindungspunkt in der ersten Richtung und in der zweiten Richtung befindet.
Steuermodul nach Anspruch 1, wobei der vierte Rand des ersten Strukturgebiets in dem ersten Richtungssinn der zweiten Richtung mit Bezug auf den vierten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt ist.
Steuermodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Verbindungspunkt das erste Strukturgebiet bei Betrachtung in der Dickenrichtung überlappt und sich bei Betrachtung in der Dickenrichtung nahe dem zweiten Rand des ersten Strukturgebiets in der ersten Richtung befindet, und der zweite Verbindungspunkt das zweite Strukturgebiet bei Betrachtung in der Dickenrichtung überlappt und sich bei Betrachtung in der Dickenrichtung nahe dem ersten Rand des zweiten Strukturgebiets in der ersten Richtung befindet.
Steuermodul nach Anspruch 3, wobei sich der erste Verbindungspunkt bei Betrachtung in der Dickenrichtung nahe dem dritten Rand des ersten Strukturgebiets in der zweiten Richtung befindet, und sich der zweite Verbindungspunkt bei Betrachtung in der Dickenrichtung nahe dem vierten Rand des zweiten Strukturgebiets in der zweiten Richtung befindet.
Steuermodul nach Anspruch 4, wobei die Leiterplatte ein Paar von Leiterplattenrändern aufweist, die in der zweiten Richtung voneinander beabstandet sind und sich bei Betrachtung in der Dickenrichtung jeweils in der ersten Richtung erstrecken, der erste Verbindungspunkt entlang des Plattenrandes angeordnet ist, und zwar in dem ersten Richtungssinn der zweiten Richtung versetzt, und der zweite Verbindungspunkt entlang des Plattenrandes angeordnet ist, und zwar in dem zweiten Richtungssinn der zweiten Richtung versetzt.
Steuermodul nach Anspruch 5, wobei die Leiterplatte bei Betrachtung in der Dickenrichtung eine rechteckige Form aufweist, und das Bondgebiet einen Schnittpunkt diagonaler Linien der Leiterplatte bei Betrachtung in der Dickenrichtung überlappt.
Steuermodul nach Anspruch 6, wobei die Leiterplatte bei Betrachtung in der Dickenrichtung länglich in der ersten Richtung ist, und das Bondgebiet bei Betrachtung in der Dickenrichtung eine rechteckige Form aufweist, die in der zweiten Richtung länglich ist.
Steuermodul nach Anspruch 7, wobei das erste Strukturgebiet und das zweite Strukturgebiet einander in der ersten Richtung gegenüberliegend mit Bezug auf eine Linie angeordnet sind, die entlang von Zentren des Bondgebiets in der ersten Richtung gezeichnet ist.
Steuermodul nach Anspruch 6, wobei die Leiterplatte bei Betrachtung in der Dickenrichtung länglich in der ersten Richtung ist, und das Bondgebiet bei Betrachtung in der Dickenrichtung eine rechteckige Form aufweist, die in der ersten Richtung länglich ist.
Steuermodul nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 9, wobei das dritte Strukturgebiet einen ersten Abschnitt, der in dem zweiten Richtungssinn der zweiten Richtung mit Bezug auf den vierten Rand des ersten Strukturgebiets versetzt ist, einen zweiten Abschnitt, der in dem ersten Richtungssinn der zweiten Richtung mit Bezug auf den dritten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt ist, und einen dritten Abschnitt, der mit dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt verbunden ist, aufweist.
Steuermodul nach Anspruch 10, wobei das Bondgebiet bei Betrachtung in der Dickenrichtung den dritten Abschnitt überlappt.
Steuermodul nach Anspruch 10 oder 11, wobei der erste Abschnitt bei Betrachtung in der ersten Richtung das zweite Strukturgebiet überlappt.
Steuermodul nach einem beliebigen der Ansprüche 10 bis 12, wobei der zweite Abschnitt bei Betrachtung in der ersten Richtung das erste Strukturgebiet überlappt.
Steuermodul nach einem beliebigen der Ansprüche 10 bis 13, wobei der vierte Rand des ersten Strukturgebiets und der dritte Rand des zweiten Strukturgebiets bei Betrachtung in der ersten Richtung jeweils den dritten Abschnitt überlappen.
Steuermodul nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 14, wobei der zweite Rand des ersten Strukturgebiets bei Betrachtung in der Dickenrichtung in dem ersten Richtungssinn der ersten Richtung mit Bezug auf den ersten Rand des zweiten Strukturgebiets versetzt ist.
Steuermodul nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Leiterplatte ein erstes Isolationsgebiet, das zur Isolation bei Betrachtung in der Dickenrichtung zwischen dem ersten Strukturgebiet und dem dritten Strukturgebiet angeordnet ist, und ein zweites Isolationsgebiet, das bei Betrachtung in der Dickenrichtung zur Isolation zwischen dem zweiten Strukturgebiet und dem dritten Strukturgebiet angeordnet ist, aufweist.
Steuermodul nach Anspruch 16, wobei die mehreren elektronischen Teilen eine erste Teilegruppe, die einen Betrieb des ersten Schaltelements steuert, und eine zweite Teilegruppe, die einen Betrieb des zweiten Schaltelements steuert, aufweisen, ein Teil der ersten Teilegruppe mit der ersten Verdrahtungsstruktur verbunden ist, und ein Teil der zweiten Teilegruppe mit der zweiten Verdrahtungsstruktur verbunden ist.
Steuermodul nach Anspruch 17, wobei die erste Teilegruppe einen ersten Steuer-IC aufweist, die zweite Teilegruppe einen zweiten Steuer-IC aufweist, der erste Steuer-IC bei Betrachtung in der Dickenrichtung das erste Strukturgebiet, das dritte Strukturgebiet und das erste Isolationsgebiet überlappt, und der zweite Steuer-IC bei Betrachtung in der Dickenrichtung das zweite Strukturgebiet, das dritte Strukturgebiet und das zweite Isolationsgebiet überlappt.
Steuermodul nach Anspruch 17 oder 18, wobei die erste Teilegruppe einen ersten isolierten Transformator aufweist, die zweite Teilegruppe einen zweiten isolierten Transformator aufweist, der erste isolierte Transformator bei Betrachtung in der Dickenrichtung das erste Strukturgebiet, das dritte Strukturgebiet und das erste Isolationsgebiet überlappt, und der zweite isolierte Transformator bei Betrachtung in der Dickenrichtung das zweite Strukturgebiet, das dritte Strukturgebiet und das zweite Isolationsgebiet überlappt.
Steuermodul nach einem beliebigen der Ansprüche 17 bis 19, wobei die Leiterplatte mehrere Verdrahtungsschichten aufweist, die über eine Isolationsschicht dazwischen aufeinander gestapelt sind, das erste Isolationsgebiet und das zweite Isolationsgebiet auf jeder der mehreren Verdrahtungsschichten gebildet sind, die ersten Isolationsgebiete, die jeweils auf den mehreren Verdrahtungsschichten gebildet sind, einander bei Betrachtung in der Dickenrichtung überlappen, und die zweiten Isolationsgebiete, die jeweils auf den mehreren Verdrahtungsschichten gebildet sind, einander bei Betrachtung in der Dickenrichtung überlappen.
Steuermodul nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 20, wobei das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement in Reihe verbunden sind, wobei das erste Schaltelement als ein oberer Zweig dient und das zweite Schaltelement als ein unterer Zweig dient.
Halbleitervorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Steuermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 21; und ein Leistungsmodul, das das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement aufweist.