JP2002093965A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2002093965A
JP2002093965A JP2000279498A JP2000279498A JP2002093965A JP 2002093965 A JP2002093965 A JP 2002093965A JP 2000279498 A JP2000279498 A JP 2000279498A JP 2000279498 A JP2000279498 A JP 2000279498A JP 2002093965 A JP2002093965 A JP 2002093965A
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flexible substrate
metal
bus bar
terminal
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JP2000279498A
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Atsushi Saito
淳 齋藤
Kazunori Senzaki
一徳 千崎
Yutaka Tajima
豊 田島
Sunao Suzuki
直 鈴木
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Unisia Jecs Corp
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the heat radiability of a semiconductor element and reduce the manufacturing cost. SOLUTION: A flexible board 2 is mounted on the surface of a first metal plate 1, a second metal plate 3 is mounted on the flexible board 2 surface, an IGBT 4 is mounted on the second metal plate 3 surface, and a gate resistance 7 connected to a metal foil 2B for forming a wiring pattern is mounted on the flexible board 2 surface. The IGBT 4 has a collector terminal connected to the second metal plate 3 on the backside, a gate terminal connected to the gate resistance 7 on the front side, and an emitter terminal connected to the first metal plate 1. Thus heat in the IGBT 4 transfers from the second metal plate 3 to the first metal plate 1 via the flexible board 2, thereby radiating heat.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、放熱用の金属板に
絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(以下、IGBT
という)またはMOSトランジスタ(以下、MOSFE
Tという)等の大電力を扱う半導体素子を搭載した半導
体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as IGBT) formed on a metal plate for heat radiation.
) Or MOS transistor (hereinafter, MOSFE)
T) is mounted on a semiconductor device mounted with a semiconductor element which handles large power.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、半導体装置としてモータ制御に
用いるインバータ等のパワーモジュールが知られている
(例えば、特開平5−29492号公報等)。そして、
このような従来技術による半導体装置は、銅等の導電性
金属材料からなる基板上に窒化アルミニウム等からなる
セラミックス基板を半田付け等の接合手段を用いて取付
けると共に、該セラミックス基板上にIGBT等の半導
体素子を搭載している。
2. Description of the Related Art In general, a power module such as an inverter used for motor control is known as a semiconductor device (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-29492). And
In such a conventional semiconductor device, a ceramic substrate made of aluminum nitride or the like is mounted on a substrate made of a conductive metal material such as copper using a joining means such as soldering, and an IGBT or the like is mounted on the ceramic substrate. A semiconductor element is mounted.

【0003】そして、半導体素子が動作するときには、
半導体素子が発生する熱を高熱伝導性を有するセラミッ
クス基板を通じて金属材料からなる基板に伝達する。こ
のとき、基板には放熱フィンまたは冷却水等を流通させ
る冷却機構を設けることによって、半導体素子からの熱
を放熱している。
When a semiconductor device operates,
The heat generated by the semiconductor element is transmitted to a substrate made of a metal material through a ceramic substrate having high thermal conductivity. At this time, heat from the semiconductor element is radiated by providing the substrate with a cooling fin or a cooling mechanism for flowing cooling water or the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、セラミックス基板と金属材料からなる基板
との熱膨張率が相互に異なる。このため、半導体素子が
発熱したときには、これらのセラミックス基板と基板と
の間で熱膨張不整合が生じるから、これらを接合する半
田等に大きな熱ストレスが加わってクラック等が発生す
ることがあり、該クラックによって放熱経路の熱抵抗が
増加するという問題がある。
In the above-mentioned prior art, the ceramic substrate and the substrate made of a metal material have different coefficients of thermal expansion. For this reason, when the semiconductor element generates heat, thermal expansion mismatch occurs between the ceramic substrate and the substrate, so that a large thermal stress is applied to the solder or the like that joins them, and cracks may occur, There is a problem that the crack increases the thermal resistance of the heat radiation path.

【0005】また、セラミックス基板には高熱伝導性を
有する窒化アルミニウム等を用いるが、このようなセラ
ミックス基板は高価であるため、製造コストが上昇する
という問題もある。
Further, aluminum nitride or the like having high thermal conductivity is used for the ceramic substrate. However, since such a ceramic substrate is expensive, there is a problem that the manufacturing cost is increased.

【0006】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明の目的は、半導体素子の放熱性を
高めると共に、製造コストを低減することができる半導
体装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving heat dissipation of a semiconductor element and reducing manufacturing costs. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために請求項1の発明は、第1の金属板上に有機薄型絶
縁層によるフレキシブル基板を設け、該フレキシブル基
板上に第2の金属板を設け、該第2の金属板の表面には
該第2の金属板と電気的に接続した状態で大電力を扱う
半導体素子を実装し、かつ前記第1の金属板を高電位端
子または低電位端子に接続すると共に、前記第2の金属
板を高電位端子、低電位端子、出力端子のいずれかに接
続する構成としたことにある。
In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention is to provide a flexible substrate made of an organic thin insulating layer on a first metal plate and a second metal on the flexible substrate. A semiconductor element that handles high power while electrically connected to the second metal plate is mounted on a surface of the second metal plate, and the first metal plate is connected to a high potential terminal or The second metal plate is connected to a high-potential terminal, a low-potential terminal, or an output terminal while being connected to a low-potential terminal.

【0008】このように構成したことにより、発熱源と
なる半導体素子を広面積を有する第2の金属板に直接的
に接合することができる。このため、半導体素子の放熱
性を向上することができると共に、過渡電流等による過
渡的な発熱に対しても、半導体素子の温度上昇を抑制す
ることができる。
[0008] With this configuration, the semiconductor element serving as a heat source can be directly joined to the second metal plate having a large area. For this reason, the heat dissipation of the semiconductor element can be improved, and the temperature rise of the semiconductor element can be suppressed even for transient heat generation due to a transient current or the like.

【0009】また、半導体素子の裏面に形成されたコレ
クタ、ドレイン等を電流経路となる第2の金属板に直接
的に接続することができるから、ワイヤボンディングを
行う必要がなく、作業工程を簡素化できると共に、配線
の低インダクタンス化を図ることができる。
Further, since a collector, a drain and the like formed on the back surface of the semiconductor element can be directly connected to the second metal plate serving as a current path, it is not necessary to perform wire bonding, and the operation process is simplified. And the wiring can be reduced in inductance.

【0010】さらに、厚さ寸法が薄いフレキシブル基板
を挟んで往復電流経路となる第1,第2の金属板を重な
り合う構成としたから、逆方向に進む電流によって相互
の磁界を確実に相殺することができ、該往復電流経路を
低インダクタンス化することができる。また、第1,第
2の金属板の間には有機薄型絶縁層からなるフレキシブ
ル基板を設けたから、高電位端子と低電位端子とにそれ
ぞれ接続した第1,第2の金属板間に容量成分を構成す
ることができ、該容量成分によってサージ電圧を抑制す
ることができる。
Further, since the first and second metal plates serving as a reciprocating current path are overlapped with a thin flexible board interposed therebetween, the mutual magnetic fields can be surely canceled by the current flowing in the opposite direction. And the inductance of the reciprocating current path can be reduced. Further, since a flexible substrate made of an organic thin insulating layer is provided between the first and second metal plates, a capacitance component is formed between the first and second metal plates connected to the high potential terminal and the low potential terminal, respectively. And the surge voltage can be suppressed by the capacitance component.

【0011】また、セラミックス基板よりも安価なフレ
キシブル基板を用いるから、製造コストを低減すること
ができる。さらに、柔軟性に優れたフレキシブル基板を
第1,第2の金属板間に挿入するから、熱ストレスが生
じるときでも、該熱ストレスをフレキシブル基板によっ
て緩和することができる。このため、第1,第2の金属
板とフレキシブル基板との接合部分にクラック等が発生
することがなく、これらの間の熱抵抗を一定値に維持す
ることができ、信頼性、耐久性を向上することができ
る。
Further, since a flexible substrate which is less expensive than the ceramic substrate is used, the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, since a flexible substrate having excellent flexibility is inserted between the first and second metal plates, even when thermal stress occurs, the thermal stress can be reduced by the flexible substrate. For this reason, cracks and the like do not occur at the joint between the first and second metal plates and the flexible substrate, and the thermal resistance between them can be maintained at a constant value, and the reliability and durability can be improved. Can be improved.

【0012】請求項2の発明は、フレキシブル基板上に
は前記第2の金属板を設けている領域以外の部分に、前
記半導体素子に接続される配線パターンを形成し、また
は電子素子の実装を行う構成としたことにある。
According to a second aspect of the present invention, a wiring pattern connected to the semiconductor element is formed on a portion of the flexible substrate other than a region where the second metal plate is provided, or mounting of the electronic element is performed. Configuration.

【0013】これにより、電子素子は、薄いフレキシブ
ル基板を介して一定電位となった第1の金属板上に実装
することができる。このため、電子素子の周囲の電位を
安定させることができ、半導体素子のスイッチングノイ
ズによる影響を防ぎ、動作を安定させることができる。
また、フレキシブル基板には配線パターンを設けると共
に、フレキシブル基板のうち第2の金属板が取付けられ
た部分以外の部位には電子素子を設けるから、配線パタ
ーンの製造工程を簡略化できると共に、追加配線等の実
装スペースが不要となり、装置を小型化することができ
る。
Thus, the electronic element can be mounted on the first metal plate at a constant potential via the thin flexible substrate. Therefore, the potential around the electronic element can be stabilized, the influence of switching noise of the semiconductor element can be prevented, and the operation can be stabilized.
In addition, since the wiring pattern is provided on the flexible substrate and the electronic element is provided on a portion of the flexible substrate other than the portion where the second metal plate is attached, the manufacturing process of the wiring pattern can be simplified, and additional wiring can be achieved. This eliminates the need for a mounting space such as that described above, and can reduce the size of the device.

【0014】請求項3の発明は、第1の金属板と第2の
金属板との間のフレキシブル基板は、有機薄型絶縁層に
よるベースフィルムのみを有し、または該ベースフィル
ムに加えて該ベースフィルムの表面と裏面の少なくとも
一方に金属薄膜を有する構成とし、第1の金属板のうち
前記フレキシブル基板を設けている領域以外の部分に
は、前記フレキシブル基板とは異なる構成からなる他の
フレキシブル基板を設け、該他のフレキシブル基板上に
は前記半導体素子に接続される配線パターンを形成し、
または電子素子の実装を行う構成としたことにある。
According to a third aspect of the present invention, the flexible substrate between the first metal plate and the second metal plate has only a base film made of an organic thin insulating layer, or the base film in addition to the base film. Another flexible substrate having a configuration different from the flexible substrate is provided on a portion of the first metal plate other than the region where the flexible substrate is provided, wherein the flexible substrate has a configuration having a metal thin film on at least one of the front surface and the back surface of the film. Provided, on the other flexible substrate to form a wiring pattern connected to the semiconductor element,
Alternatively, the electronic device is mounted.

【0015】これにより、第1,第2の金属板間に設け
たフレキシブル基板はその厚さ寸法を薄くすることがで
きるから、フレキシブル基板の熱抵抗をより一層小さく
でき、第2の金属板に設けた半導体素子の放熱性を向上
することができる。また、第1,第2の金属板間に挿入
するフレキシブル基板の厚さ寸法が小さいから、2対の
往復電流経路となる第1,第2の金属板をさらに密着さ
せることができ、これらのインダクタンスが減少し、容
量成分は増加する。このため、サージ電圧を抑制する効
果をより一層高めることができる。さらに、フレキシブ
ル基板の表面,裏面には熱伝導性の金属薄膜を設けた場
合には、第1,第2の金属板とフレキシブル基板とを熱
伝導性に優れた半田を用いて接合することができる。こ
のため、第1,第2の金属板間の熱抵抗をより一層小さ
くでき、放熱性を向上することができる。
Thus, the thickness of the flexible substrate provided between the first and second metal plates can be reduced, so that the thermal resistance of the flexible substrate can be further reduced, and The heat dissipation of the provided semiconductor element can be improved. In addition, since the thickness of the flexible board inserted between the first and second metal plates is small, the first and second metal plates serving as two pairs of reciprocating current paths can be further brought into close contact with each other. The inductance decreases and the capacitance component increases. Therefore, the effect of suppressing the surge voltage can be further enhanced. Further, when a heat conductive metal thin film is provided on the front and back surfaces of the flexible substrate, the first and second metal plates and the flexible substrate can be joined using solder having excellent heat conductivity. it can. For this reason, the thermal resistance between the first and second metal plates can be further reduced, and the heat dissipation can be improved.

【0016】請求項4の発明は、フレキシブル基板に設
けた前記第2の金属板は複数の金属体によって構成し、
半導体素子は該複数の金属体の表面に別個の半導体素子
としてそれぞれを実装し、前記各金属体は高電位端子、
低電位端子、出力端子のいずれかに接続し、前記各別個
の半導体素子のコレクタまたはドレインを当該各半導体
素子を実装している金属体にそれぞれ接続し、前記各別
個の半導体素子のエミッタまたはソースを電気的に対応
する他の金属体のいずれかにそれぞれ接続し、該各別個
の半導体素子がHブリッジ回路または3相インバータの
スイッチング素子としてそれぞれ機能する構成としたこ
とにある。
According to a fourth aspect of the present invention, the second metal plate provided on the flexible substrate is constituted by a plurality of metal bodies,
The semiconductor element is mounted as a separate semiconductor element on the surface of the plurality of metal bodies, and each of the metal bodies is a high potential terminal,
Connected to one of a low potential terminal and an output terminal, the collector or drain of each of the individual semiconductor elements is connected to a metal body on which the semiconductor element is mounted, and the emitter or source of each of the individual semiconductor elements is connected. Is electrically connected to any of the other corresponding metal bodies, and each of the separate semiconductor elements functions as an H-bridge circuit or a switching element of a three-phase inverter.

【0017】これにより、各半導体素子間を容易に接続
することができ、回路全体の構成を簡素化することがで
きる。また、第1の金属板と第2の金属板となる複数の
金属板間には柔軟性の優れたフレキシブル基板を挿入す
るから、各半導体素子の発熱によって第1,第2の金属
板間の接合部に熱ストレスが生じても、該熱ストレスを
フレキシブル基板によって吸収することができる。
Thus, each semiconductor element can be easily connected, and the configuration of the entire circuit can be simplified. Further, since a flexible board having excellent flexibility is inserted between the plurality of metal plates serving as the first metal plate and the second metal plate, the heat generated by each semiconductor element causes the first and second metal plates to be interposed. Even if thermal stress occurs in the joint, the thermal stress can be absorbed by the flexible substrate.

【0018】請求項5の発明は、第1の金属板を高電位
端子または低電位端子に接続し、各半導体素子のエミッ
タまたはソースのうち電気的に対応する端子を該第1の
金属板に接続する構成としたことにある。
According to a fifth aspect of the present invention, the first metal plate is connected to a high-potential terminal or a low-potential terminal, and the terminal electrically corresponding to the emitter or the source of each semiconductor element is connected to the first metal plate. That is, the connection is made.

【0019】これにより、往復電流経路となる第1の金
属板と第2の金属板をなす各金属体との間のインダクタ
ンスを低減することができ、サージ電圧を抑制すること
ができる。また、第1の金属板上に平面的に第2の金属
板となる複数の金属体を配置することができる。さら
に、第1の金属板を低電位端子等に接続するから、第1
の金属板によって放熱用のベースプレートと低電位電極
とを兼用することができる。
Thus, the inductance between the first metal plate serving as the reciprocating current path and each metal body forming the second metal plate can be reduced, and the surge voltage can be suppressed. In addition, a plurality of metal bodies that become the second metal plate in a plane can be arranged on the first metal plate. Furthermore, since the first metal plate is connected to a low potential terminal or the like,
By using the metal plate described above, the heat dissipation base plate and the low potential electrode can be used together.

【0020】請求項6の発明では、第1の金属板の裏面
に有機薄型絶縁層を設ける構成としたことにある。
According to a sixth aspect of the present invention, an organic thin insulating layer is provided on the back surface of the first metal plate.

【0021】これにより、冷却機構との間で絶縁が必要
となる場合でも該有機薄型絶縁層を介して第1の金属板
に冷却機構を取付けることができる。
Thus, even when insulation with the cooling mechanism is required, the cooling mechanism can be attached to the first metal plate via the organic thin insulating layer.

【0022】また、請求項7の発明では、半導体素子を
絶縁ゲート型バイポーラトランジスタまたはMOSトラ
ンジスタによって構成してもよい。
Further, in the invention according to claim 7, the semiconductor element may be constituted by an insulated gate bipolar transistor or a MOS transistor.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
半導体装置を図1ないし図16を参照しつつ詳細に説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

【0024】まず、図1ないし図4は本発明の第1の実
施の形態を示し、図において、1は略四角形の平板状を
なす第1の金属板で、該金属板1は例えば銅等の導電性
金属材料によって形成されている。また、第1の金属板
1の裏面には、例えば放熱フィン等の放熱機構(図示せ
ず)が設けられている。
FIGS. 1 to 4 show a first embodiment of the present invention. In the drawings, reference numeral 1 denotes a first metal plate having a substantially rectangular flat plate shape, and the metal plate 1 is made of, for example, copper or the like. Of the conductive metal material. Further, on the back surface of the first metal plate 1, a heat radiation mechanism (not shown) such as a heat radiation fin is provided.

【0025】2は第1の金属板1の表面上に設けられた
ポリイミド樹脂等の有機薄型絶縁層からなるフレキシブ
ル基板で、該フレキシブル基板2は、第1の金属板1よ
りも小さい面積となる略四角形の薄膜状に形成され、第
1の金属板1の中央側に配置されている。そして、該フ
レキシブル基板2は、ポリイミド樹脂等からなるベース
フィルム2Aと、該ベースフィルム2Aの表面と裏面と
にそれぞれ設けられた銅等の導電性金属材料からなる金
属箔2B,2Cと、該金属箔2B,2Cをそれぞれ覆う
ポリイミド樹脂等からなるカバーレイフィルム2D,2
Eとによって構成されている。
Reference numeral 2 denotes a flexible substrate made of an organic thin insulating layer such as a polyimide resin provided on the surface of the first metal plate 1. The flexible substrate 2 has an area smaller than that of the first metal plate 1. The first metal plate 1 is formed in a substantially rectangular thin film shape, and is arranged on the center side. The flexible substrate 2 includes a base film 2A made of a polyimide resin or the like, metal foils 2B and 2C made of a conductive metal material such as copper provided on the front surface and the back surface of the base film 2A, respectively. Cover lay film 2D, 2 made of polyimide resin or the like covering foils 2B, 2C, respectively.
E.

【0026】そして、フレキシブル基板2の最裏面側に
位置するカバーレイフィルム2Eは接着剤によって第1
の金属板1に接合されている。また、ベースフィルム2
Aの表面側に設けられた金属箔2Bは、左,右方向に延
びる細長い帯状に形成され、後述のIGBT4とゲート
抵抗7とを接続する配線パターンを構成している。一
方、ベースフィルム2Aの裏面側に設けられた金属箔2
Cは、ベースフィルム2Aの裏面を略全面に亘って覆っ
ている。また、フレキシブル基板2の最表面側に位置す
るカバーレイフィルム2Dには、左,右方向に延びる金
属箔2Bの途中位置に対応して後述のゲート抵抗7が挿
入される開口部2Fが設けられている。
Then, the cover lay film 2E located on the rearmost side of the flexible substrate 2 is first bonded by an adhesive.
To the metal plate 1. Also, base film 2
The metal foil 2B provided on the front surface side of A is formed in an elongated strip shape extending leftward and rightward, and forms a wiring pattern for connecting an IGBT 4 and a gate resistor 7 described later. On the other hand, the metal foil 2 provided on the back side of the base film 2A
C covers substantially the entire back surface of the base film 2A. The cover lay film 2D located on the outermost surface side of the flexible substrate 2 is provided with an opening 2F into which a gate resistor 7 to be described later is inserted corresponding to an intermediate position of the metal foil 2B extending in the left and right directions. ing.

【0027】3はフレキシブル基板2の表面に配置され
た第2の金属板で、該金属板3は、例えば銅等の導電性
金属材料によって前,後方向に延びた四角形の板状に形
成されている。また、第2の金属板3は、フレキシブル
基板2よりも小さい面積を有し、接着剤等によってフレ
キシブル基板2の表面に取付けられている。
Reference numeral 3 denotes a second metal plate disposed on the surface of the flexible substrate 2. The metal plate 3 is formed of a conductive metal material such as copper, for example, in the shape of a rectangular plate extending forward and backward. ing. The second metal plate 3 has a smaller area than the flexible substrate 2 and is attached to the surface of the flexible substrate 2 with an adhesive or the like.

【0028】4は第2の金属板3の表面に設けられた半
導体素子としてのnチャネル型の絶縁ゲート型バイポー
ラトランジスタ(以下、IGBT4という。以下同じ)
で、該IGBT4は、その表面側に1個のゲート端子G
と複数個のエミッタ端子Eとを有すると共に、その裏面
側が全面に亘ってコレクタ端子Cを構成している。そし
て、IGBT4のゲート端子Gは、ボンディングワイヤ
5を介してフレキシブル基板2の金属箔2Bに接続され
ると共に、エミッタ端子Eはボンディングワイヤ6を介
して第1の金属板1に接続されている。また、IGBT
4の裏面は、半田付け等によって第2の金属板3に接合
されている。
Reference numeral 4 denotes an n-channel insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as IGBT 4) as a semiconductor element provided on the surface of the second metal plate 3.
The IGBT 4 has one gate terminal G on its surface side.
And a plurality of emitter terminals E, and the back side thereof constitutes a collector terminal C over the entire surface. The gate terminal G of the IGBT 4 is connected to the metal foil 2B of the flexible substrate 2 via the bonding wire 5, and the emitter terminal E is connected to the first metal plate 1 via the bonding wire 6. Also, IGBT
4 is joined to the second metal plate 3 by soldering or the like.

【0029】7はフレキシブル基板2の表面に設けられ
た電子素子としてのゲート抵抗で、該ゲート抵抗7は、
フレキシブル基板2の開口部2F内に配置され、配線を
なす金属箔2Bに半田付け等によって接続されている。
Reference numeral 7 denotes a gate resistor as an electronic element provided on the surface of the flexible substrate 2.
Arranged in the opening 2F of the flexible substrate 2 and connected to a metal foil 2B forming wiring by soldering or the like.

【0030】そして、金属箔2Bは、その一端側がゲー
ト抵抗7を介してIGBT4のゲート端子Gに接続され
ると共に、その他端側が入力端子に接続される。また、
第1の金属板1は、IGBT4のエミッタ端子Eに接続
されると共に、アース電位等の低電位端子に接続され
る。さらに、第2の金属板3は、IGBT4のコレクタ
端子Cに接続されると共に、所定電位の高電位端子また
は出力端子に接続される。
The metal foil 2B has one end connected to the gate terminal G of the IGBT 4 via the gate resistor 7 and the other end connected to the input terminal. Also,
The first metal plate 1 is connected to an emitter terminal E of the IGBT 4 and to a low potential terminal such as a ground potential. Further, the second metal plate 3 is connected to the collector terminal C of the IGBT 4 and is connected to a high potential terminal having a predetermined potential or an output terminal.

【0031】本実施の形態による半導体装置は上述の如
き構成を有するもので、次にその作動について説明す
る。
The semiconductor device according to the present embodiment has the above-described configuration, and its operation will now be described.

【0032】まず、IGBT4のゲート端子Gにゲート
抵抗7を介して正の電圧を入力する。このとき、ゲート
端子Gに印加されるゲート電圧が所定のしきい値以上に
上昇すると、IGBT4はON状態となってコレクタ端
子Cとエミッタ端子Eとの間に電流が流れる。そして、
このコレクタ電流は、高電位端子に接続された第2の金
属板3からIGBT4、第1の金属板1を通じて低電位
端子に向けて流れる。
First, a positive voltage is input to the gate terminal G of the IGBT 4 via the gate resistor 7. At this time, when the gate voltage applied to the gate terminal G rises above a predetermined threshold, the IGBT 4 is turned on and a current flows between the collector terminal C and the emitter terminal E. And
This collector current flows from the second metal plate 3 connected to the high potential terminal to the low potential terminal through the IGBT 4 and the first metal plate 1.

【0033】然るに、本実施の形態では、発熱源となる
IGBT4を広面積を有する第2の金属板3に接合した
から、従来技術のようにIGBT4をセラミックス基板
等を介して金属板に取付けるのに比べて、熱が第2の金
属板3内部に広がってから放熱フィン(第1の金属板
1)に放熱されるので、IGBT4の放熱性を向上する
ことができる。また、IGBT4を低熱抵抗、大熱容量
を有する第2の金属板3に直接的に実装したから、過渡
電流等による過渡的な発熱に対しても、IGBT4の温
度上昇を抑制することができる。
However, in this embodiment, since the IGBT 4 serving as a heat source is joined to the second metal plate 3 having a large area, the IGBT 4 is attached to the metal plate via a ceramic substrate or the like as in the prior art. In comparison with the above, since the heat spreads inside the second metal plate 3 and then is radiated to the radiating fins (first metal plate 1), the heat radiation of the IGBT 4 can be improved. In addition, since the IGBT 4 is directly mounted on the second metal plate 3 having a low thermal resistance and a large heat capacity, it is possible to suppress a rise in the temperature of the IGBT 4 against transient heat generation due to a transient current or the like.

【0034】また、コレクタ電極CをなすIGBT4の
裏面を電流経路となる第2の金属板3に直接的に接続す
るから、ワイヤボンディングを行う必要がなく、作業工
程を簡素化できると共に、第2の金属板3とIGBT4
との間の配線の低インダクタンス化を図ることができ
る。
Further, since the back surface of the IGBT 4 forming the collector electrode C is directly connected to the second metal plate 3 serving as a current path, it is not necessary to perform wire bonding, and the operation process can be simplified and the second process can be performed. Metal plate 3 and IGBT4
Can be reduced in inductance.

【0035】さらに、一般にセラミックス基板の厚さ寸
法は600μm程度であるのに対し、フレキシブル基板
2の厚さ寸法は50〜100μm程度の小さい値に設定
することができる。このように、厚さ寸法が従来技術に
よるセラミックス基板に比べて薄いフレキシブル基板2
を挟んで往復電流経路となる第1,第2の金属板1,3
が重なり合っているから、逆方向に進む電流によって相
互の磁界を確実に相殺することができ、該往復電流経路
を低インダクタンス化することができる。
Further, while the thickness of the ceramic substrate is generally about 600 μm, the thickness of the flexible substrate 2 can be set to a small value of about 50 to 100 μm. As described above, the flexible substrate 2 whose thickness is thinner than the ceramic substrate according to the prior art.
And second metal plates 1 and 3 serving as a reciprocating current path across
Are overlapped with each other, the mutual magnetic fields can be surely canceled by the current flowing in the opposite direction, and the inductance of the reciprocating current path can be reduced.

【0036】また、第1,第2の金属板1,3の間には
有機薄型絶縁層からなるフレキシブル基板2を設けたか
ら、高電位端子と低電位端子とにそれぞれ接続した第
1,第2の金属板1,3間に容量成分を構成することが
でき、該容量成分によってサージ電圧を抑制することが
できる。
Also, since the flexible substrate 2 made of an organic thin insulating layer is provided between the first and second metal plates 1 and 3, the first and second terminals connected to the high potential terminal and the low potential terminal, respectively. A capacitance component can be formed between the metal plates 1 and 3 described above, and the surge voltage can be suppressed by the capacitance component.

【0037】一方、ゲート抵抗7は、薄いフレキシブル
基板2を介して一定電位(アース電位)となった第1の
金属板1上に実装されるから、ゲート抵抗7周囲の電位
を安定させることができ、IGBT4のスイッチングノ
イズによる影響を受け難くし、動作を安定化することが
できる。
On the other hand, since the gate resistor 7 is mounted on the first metal plate 1 having a constant potential (earth potential) via the thin flexible substrate 2, the potential around the gate resistor 7 can be stabilized. Thus, the IGBT 4 is hardly affected by the switching noise, and the operation can be stabilized.

【0038】また、本実施の形態では、高価なセラミッ
クス基板を使用せず、安価なフレキシブル基板2を用い
るから、製造コストを低減することができる。さらに、
柔軟性に優れたフレキシブル基板2を第1,第2の金属
板1,3間に挿入するから、IGBT4の温度の上昇、
下降による熱ストレスが生じるときでも、該熱ストレス
をフレキシブル基板2によって緩和することができる。
このため、第1,第2の金属板1,3とフレキシブル基
板2との間の接合部にクラック等が発生することがな
く、これらの間の熱抵抗を一定値に維持することがで
き、信頼性、耐久性を向上することができる。
Further, in this embodiment, since an inexpensive flexible substrate 2 is used without using an expensive ceramic substrate, the manufacturing cost can be reduced. further,
Since the flexible substrate 2 having excellent flexibility is inserted between the first and second metal plates 1 and 3, the temperature of the IGBT 4 rises,
Even when the thermal stress due to the lowering occurs, the thermal stress can be reduced by the flexible substrate 2.
For this reason, cracks and the like do not occur at the joints between the first and second metal plates 1 and 3 and the flexible substrate 2, and the thermal resistance therebetween can be maintained at a constant value. Reliability and durability can be improved.

【0039】さらに、フレキシブル基板2には配線とな
る金属箔2Bを設けると共に、フレキシブル基板2のう
ち第2の金属板3が取付けられた部分以外の部位にはゲ
ート抵抗7を設けたから、配線パターンの製造工程を簡
略化できると共に、追加配線等の実装スペースが不要と
なり、装置を小型化することができる。また、ゲート抵
抗7をIGBT4のゲート端子の直近に容易に設けるこ
とができるので、さらにスイッチングノイズによる誤動
作を防止できる。
Further, the flexible substrate 2 is provided with a metal foil 2B serving as a wiring, and the gate resistance 7 is provided in a portion of the flexible substrate 2 other than the portion where the second metal plate 3 is mounted. In addition to simplifying the manufacturing process, the mounting space for additional wiring and the like is not required, and the device can be downsized. Further, since the gate resistor 7 can be easily provided in the vicinity of the gate terminal of the IGBT 4, malfunction due to switching noise can be further prevented.

【0040】次に、図5ないし図7は第2の実施の形態
による半導体装置を示し、本実施の形態の特徴は、第
1,第2の金属板間にはベースフィルムと金属箔とによ
るフレキシブル基板を設け、ゲート抵抗と第1の金属板
との間にはベースフィルム、金属箔、カバーレイフィル
ムからなる他のフレキシブル基板を設ける構成としたこ
とにある。なお、本実施の形態では、前記第1の実施の
形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を
省略するものとする。
FIGS. 5 to 7 show a semiconductor device according to a second embodiment. The feature of this embodiment is that a base film and a metal foil are provided between the first and second metal plates. A flexible substrate is provided, and another flexible substrate including a base film, a metal foil, and a coverlay film is provided between the gate resistor and the first metal plate. Note that, in the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0041】11は第1の金属板1の表面上に設けられ
たポリイミド樹脂等の有機薄型絶縁層からなるフレキシ
ブル基板で、該フレキシブル基板11は、前,後方向に
延びた略四角形の薄膜状に形成され、第1の金属板1の
左,右方向の左側に配置されている。そして、該フレキ
シブル基板11は、ポリイミド樹脂等からなるベースフ
ィルム11Aと、該ベースフィルム11Aの表面と裏面
とにそれぞれ設けられた銅等の導電性金属材料からなる
金属箔11B,11Cとによって構成されている。
Reference numeral 11 denotes a flexible substrate made of an organic thin insulating layer such as a polyimide resin provided on the surface of the first metal plate 1. The flexible substrate 11 has a substantially rectangular thin film extending in the front and rear directions. And is disposed on the left side of the first metal plate 1 in the left and right directions. The flexible substrate 11 includes a base film 11A made of a polyimide resin or the like, and metal foils 11B and 11C made of a conductive metal material such as copper provided on the front and back surfaces of the base film 11A. ing.

【0042】また、金属箔11B,11Cは、ベースフ
ィルム11Aの表面,裏面を略全面に亘って覆ってい
る。そして、表面側の金属箔11Bには第2の金属板3
が半田付け等によって接合され、裏面側の金属箔11C
は第1の金属板1に半田付け等によって接合されてい
る。
The metal foils 11B and 11C cover the front and back surfaces of the base film 11A over substantially the entire surface. The second metal plate 3 is provided on the metal foil 11B on the front side.
Are joined by soldering or the like, and the metal foil 11C on the back side is
Are joined to the first metal plate 1 by soldering or the like.

【0043】12は第1のフレキシブル基板11とは異
なる位置で第1の金属板1の表面上に設けられた他のフ
レキシブル基板で、該フレキシブル基板12は、前,後
方向に延びた略四角形の薄膜状に形成され、第1のフレ
キシブル基板11と離間して第1の金属板1の左,右方
向の右側に配置されている。そして、該フレキシブル基
板12は、ポリイミド樹脂等からなるベースフィルム1
2Aと、該ベースフィルム12Aの表面と裏面とにそれ
ぞれ設けられた銅等の導電性金属材料からなる金属箔1
2B,12Cと、該金属箔12B,12Cをそれぞれ覆
うポリイミド樹脂等からなる保護膜としてのカバーレイ
フィルム12D,12Eとによって構成されている。
Reference numeral 12 denotes another flexible substrate provided on the surface of the first metal plate 1 at a position different from that of the first flexible substrate 11, and the flexible substrate 12 has a substantially rectangular shape extending forward and backward. And is disposed on the right side of the first metal plate 1 in the left and right directions while being separated from the first flexible substrate 11. The flexible substrate 12 is made of a base film 1 made of polyimide resin or the like.
2A and a metal foil 1 made of a conductive metal material such as copper provided on the front and back surfaces of the base film 12A, respectively.
2B and 12C, and cover lay films 12D and 12E as protective films made of polyimide resin or the like that cover the metal foils 12B and 12C, respectively.

【0044】また、フレキシブル基板12の最裏面側に
位置するカバーレイフィルム12Eは接着剤によって第
1の金属板1に接合されている。一方、ベースフィルム
12Aの表面側に設けられた金属箔12Bは、左,右方
向に延びる細長い帯状に形成され、IGBT4とゲート
抵抗7とを接続する配線パターンを構成している。そし
て、ベースフィルム12Aの裏面側に設けられた金属箔
12Cは、ベースフィルム12Aの裏面を略全面に亘っ
て覆っている。また、フレキシブル基板12の最表面側
に位置するカバーレイフィルム12Dには、左,右方向
に延びる金属箔12Bの途中位置に対応してゲート抵抗
7が挿入される開口部12Fが設けられている。
The cover lay film 12E located on the rearmost side of the flexible substrate 12 is joined to the first metal plate 1 by an adhesive. On the other hand, the metal foil 12B provided on the front side of the base film 12A is formed in an elongated strip shape extending left and right, and forms a wiring pattern for connecting the IGBT 4 and the gate resistor 7. The metal foil 12C provided on the back surface side of the base film 12A covers substantially the entire back surface of the base film 12A. The cover lay film 12D located on the outermost surface side of the flexible substrate 12 is provided with an opening 12F into which the gate resistor 7 is inserted corresponding to an intermediate position of the metal foil 12B extending in the left and right directions. .

【0045】そして、第2のフレキシブル基板12の金
属箔12Bは、その一端側がゲート抵抗7、ボンディン
グワイヤ13を介してIGBT4のゲート端子Gに接続
されると共に、その他端側が入力端子に接続される。ま
た、第1の金属板1は、ボンディングワイヤ6を介して
IGBT4のエミッタ端子Eに接続されると共に、アー
ス電位等の低電位端子に接続される。さらに、第2の金
属板3は、IGBT4のコレクタ端子Cに接続されると
共に、所定電位の高電位端子または出力端子に接続され
るものである。
The metal foil 12B of the second flexible substrate 12 has one end connected to the gate terminal G of the IGBT 4 via the gate resistor 7 and the bonding wire 13 and the other end connected to the input terminal. . Further, the first metal plate 1 is connected to the emitter terminal E of the IGBT 4 via the bonding wire 6 and to a low potential terminal such as a ground potential. Further, the second metal plate 3 is connected to the collector terminal C of the IGBT 4 and to a high-potential terminal of a predetermined potential or an output terminal.

【0046】かくして、本実施の形態でも第1の実施の
形態と同様な作用効果を得ることができる。しかし、本
実施の形態では、IGBT4を実装した第2の金属板3
と第1の金属板1との間に設けたフレキシブル基板11
はベースフィルム11Aと金属箔11B,11Cとによ
って3層構造をなすから、5層構造をなす他のフレキシ
ブル基板12や第1の実施の形態によるフレキシブル基
板2に比べてその厚さ寸法を薄くすることができる。こ
のため、フレキシブル基板11の熱抵抗をより一層小さ
くでき、放熱性を向上することができる。
Thus, in the present embodiment, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained. However, in the present embodiment, the second metal plate 3 on which the IGBT 4 is mounted is
Flexible substrate 11 provided between the first metal plate 1 and
Has a three-layer structure by the base film 11A and the metal foils 11B and 11C, so that its thickness is smaller than that of another flexible substrate 12 having a five-layer structure or the flexible substrate 2 according to the first embodiment. be able to. Therefore, the thermal resistance of the flexible substrate 11 can be further reduced, and the heat dissipation can be improved.

【0047】また、第1の実施の形態に比べて、第1,
第2の金属板1,3間に挿入するフレキシブル基板11
の厚さ寸法が小さいから、2対の往復電流経路となる第
1,第2の金属板1,3をさらに密着させることがで
き、これらのインダクタンスが減少し、容量成分は増加
する。このため、サージ電圧を抑制する効果をより一層
高めることができる。
Further, as compared with the first embodiment, the first,
Flexible substrate 11 inserted between second metal plates 1 and 3
Is small, the first and second metal plates 1 and 3 serving as two pairs of reciprocating current paths can be further brought into close contact with each other, and their inductance decreases and the capacitance component increases. Therefore, the effect of suppressing the surge voltage can be further enhanced.

【0048】さらに、フレキシブル基板11の表面,裏
面には熱伝導性の高い金属箔11B,11Cを設けたか
ら、第1,第2の金属板1,3とフレキシブル基板11
とを熱伝導性に優れた半田を用いて接合することができ
る。このため、第1,第2の金属板1,3間の熱抵抗を
より一層小さくでき、放熱性を向上することができる。
Further, since the metal foils 11B and 11C having high heat conductivity are provided on the front and back surfaces of the flexible substrate 11, the first and second metal plates 1 and 3 and the flexible substrate 11 are provided.
Can be joined using solder having excellent thermal conductivity. Therefore, the thermal resistance between the first and second metal plates 1 and 3 can be further reduced, and the heat dissipation can be improved.

【0049】なお、本実施の形態では第1のフレキシブ
ル基板11をベースフィルム11Aと金属箔11B,1
1Cとによって構成するものとしたが、本発明はこれに
限らず、例えば第1のフレキシブル基板をベースフィル
ムのみによって構成してもよい。この場合、第1のフレ
キシブル基板は第1,第2の金属板1,3に接着剤等に
よって接合するものである。
In this embodiment, the first flexible substrate 11 is made of a base film 11A and metal foils 11B, 1B.
1C, but the present invention is not limited to this. For example, the first flexible substrate may be constituted only by the base film. In this case, the first flexible substrate is bonded to the first and second metal plates 1 and 3 with an adhesive or the like.

【0050】次に、図8ないし図11は第3の実施の形
態による半導体装置を示し、本実施の形態の特徴は第1
の金属板をなす金属基板上にフレキシブル基板を介して
第2の金属板となる複数の金属体を取付け、該各金属体
にIGBTを実装することによって3相インバータ回路
を構成したことにある。
Next, FIG. 8 to FIG. 11 show a semiconductor device according to a third embodiment.
A plurality of metal members serving as a second metal plate are mounted on a metal substrate forming a metal plate through a flexible substrate, and an IGBT is mounted on each of the metal members to form a three-phase inverter circuit.

【0051】21は第1の金属板としての金属基板で、
該金属基板21は、略四角形の平板状をなし、例えば銅
等の導電性金属材料によって形成されている。
Reference numeral 21 denotes a metal substrate as a first metal plate.
The metal substrate 21 has a substantially rectangular flat plate shape and is formed of a conductive metal material such as copper.

【0052】22は金属基板21の表面上に設けられた
ポリイミド樹脂等の有機薄型絶縁層からなるフレキシブ
ル基板で、該フレキシブル基板22は、金属基板21の
中央側に位置して略四角形状をなすと共に、入力端子と
接続するために帯状に突出した複数(例えば5個)の突
出部22Aを有している。そして、フレキシブル基板2
2は接着剤等によって金属基板21に接合されている。
Reference numeral 22 denotes a flexible substrate made of an organic thin insulating layer such as a polyimide resin provided on the surface of the metal substrate 21. The flexible substrate 22 is located at the center of the metal substrate 21 and has a substantially square shape. In addition, it has a plurality (for example, five) of protruding portions 22A protruding in a belt shape for connection with the input terminal. And the flexible substrate 2
2 is joined to the metal substrate 21 by an adhesive or the like.

【0053】また、フレキシブル基板22は、例えば第
1の実施の形態によるフレキシブル基板2と同様にベー
スフィルム、金属箔、カバーフィルムとによって5層構
造をなしている。そして、ベースフィルムの表面側に設
けた金属箔は配線パターン22Bをなし、各突出部22
Aに沿って外周側に向けて延びている。
The flexible substrate 22 has a five-layer structure including a base film, a metal foil, and a cover film, for example, similarly to the flexible substrate 2 according to the first embodiment. The metal foil provided on the front surface side of the base film forms a wiring pattern 22B,
A extends toward the outer peripheral side along A.

【0054】23は後述のN相バスバ24、U相バスバ
25、V相バスバ26、W相バスバ27と共に第2の金
属板としての金属体をなすP相バスバで、該P相バスバ
23は、例えば銅等の導電性金属材料によって前,後方
向に延びた四角形の板状に形成され、フレキシブル基板
22の表面で左,右方向の右側に配置され、接着剤等に
よって固定されている。また、P相バスバ23には前,
後方向の中間部に位置してL字状に立ち上がった端子部
23Aが設けられている。そして、端子部23Aには、
所定電位となった高電位端子がねじ等によって接続され
るものである。
Reference numeral 23 denotes a P-phase bus bar that forms a metal body as a second metal plate together with an N-phase bus bar 24, a U-phase bus bar 25, a V-phase bus bar 26, and a W-phase bus bar 27, and the P-phase bus bar 23 For example, it is formed in a rectangular plate shape extending in the front and rear directions by a conductive metal material such as copper, and is disposed on the right side in the left and right directions on the surface of the flexible substrate 22 and fixed by an adhesive or the like. Also, the P-phase bus bar 23 has
An L-shaped terminal portion 23A is provided at an intermediate portion in the rear direction. And, in the terminal portion 23A,
A high potential terminal having a predetermined potential is connected by a screw or the like.

【0055】24はP相バスバ23と離間してフレキシ
ブル基板22の左,右方向の左側に配置された第2の金
属板としての金属体をなすN相バスバで、該N相バスバ
24は、例えば銅等によって略E字形の板状に形成さ
れ、接着剤等によってフレキシブル基板22の表面に固
定されている。また、N相バスバ24にもL字状に立ち
上がった端子部24Aが設けられ、該端子部24Aには
アース電位等となった低電位端子がねじ等によって接続
されるものである。
Reference numeral 24 denotes an N-phase bus bar which is separated from the P-phase bus bar 23 and forms a metal body as a second metal plate disposed on the left side of the flexible board 22 in the left and right directions. For example, it is formed in a substantially E-shaped plate shape with copper or the like, and is fixed to the surface of the flexible substrate 22 with an adhesive or the like. The N-phase bus bar 24 is also provided with a terminal portion 24A that rises in an L-shape, and a low-potential terminal such as a ground potential is connected to the terminal portion 24A by a screw or the like.

【0056】25,26,27はN相バスバ24の周囲
に位置してフレキシブル基板22の表面に固着された第
2の金属板としての金属体をなすU相バスバ、V相バス
バ、W相バスバで、該各バスバ25,26,27は、銅
等によって左,右方向に延びる細長い板状に形成され、
その左端側にはL字状に立ち上がった端子部25A,2
6A,27Aが形成されている。また、各バスバ25,
26,27はP相バスバ23、N相バスバ24と離間
し、接着剤等によってフレキシブル基板22の表面に固
定されている。そして、各バスバ25,26,27は、
インバータ回路の出力端子を構成し、例えば3相誘導モ
ータMの入力端子がそれぞれ接続されるものである。
Reference numerals 25, 26, and 27 denote a U-phase bus bar, a V-phase bus bar, and a W-phase bus bar which are located around the N-phase bus bar 24 and form a metal body as a second metal plate fixed to the surface of the flexible substrate 22. Each of the bus bars 25, 26, 27 is formed in an elongated plate shape extending in the left and right directions with copper or the like.
Terminal portions 25A, 2 rising in an L-shape are on the left end side.
6A and 27A are formed. In addition, each bus bar 25,
Reference numerals 26 and 27 are separated from the P-phase bus bar 23 and the N-phase bus bar 24, and are fixed to the surface of the flexible substrate 22 with an adhesive or the like. And each bus bar 25,26,27,
An output terminal of the inverter circuit is formed, and for example, an input terminal of the three-phase induction motor M is connected.

【0057】28はU相バスバ25に設けられた第1の
スイッチング回路で、該スイッチング回路28は、U相
バスバ25の表面に配設されたIGBT28Aと、該I
GBT28Aに隣接してU相バスバ25の表面に固定さ
れた帰還ダイオード28Bとによって構成されている。
そして、IGBT28Aは、その裏面側に設けたコレク
タ端子がU相バスバ25に半田付け等によって接続さ
れ、その表面側に設けたエミッタ端子がボンディングワ
イヤ28Cを介してN相バスバ24に接続されると共
に、ゲート端子がボンディングワイヤ28Dを介してU
相バスバ25近傍に位置する配線パターン22Bに接続
されている。
Reference numeral 28 denotes a first switching circuit provided on the U-phase bus bar 25. The switching circuit 28 includes an IGBT 28A provided on the surface of the U-phase bus bar 25,
The feedback diode 28B is fixed to the surface of the U-phase bus bar 25 adjacent to the GBT 28A.
The IGBT 28A has a collector terminal provided on the back side thereof connected to the U-phase bus bar 25 by soldering or the like, and an emitter terminal provided on the front side thereof is connected to the N-phase bus bar 24 via a bonding wire 28C. , The gate terminal is connected to the U via the bonding wire 28D.
It is connected to the wiring pattern 22B located near the phase bus bar 25.

【0058】また、帰還ダイオード28Bは、その裏面
側に設けたカソード端子が半田付け等によってU相バス
バ25に接続されると共に、表面側に設けたアノード端
子がボンディングワイヤ28Eを介してN相バスバ24
に接続されている。これにより、帰還ダイオード28B
はIGBT28Aのコレクタ端子とエミッタ端子との間
に並列接続されている。
The feedback diode 28B has a cathode terminal provided on the back side thereof connected to the U-phase bus bar 25 by soldering or the like, and an anode terminal provided on the front side thereof is connected to the N-phase bus bar 25 via a bonding wire 28E. 24
It is connected to the. Thereby, the feedback diode 28B
Are connected in parallel between the collector terminal and the emitter terminal of the IGBT 28A.

【0059】29は第1のスイッチング回路28に直列
接続された第2のスイッチング回路で、該第2のスイッ
チング回路29は、第1のスイッチング回路28と同様
にIGBT29Aと帰還ダイオード29Bとによって構
成されている。また、IGBT29Aと帰還ダイオード
29Bとは、U相バスバ25の近傍に位置しP相バスバ
23の表面に固着されている。そして、IGBT29A
は、その裏面側に設けたコレクタ端子が半田付け等によ
ってP相バスバ23に接続され、表面側に設けたエミッ
タ端子がボンディングワイヤ29Cを介してU相バスバ
25に接続されると共に、ゲート端子がボンディングワ
イヤ29Dを介してP相バスバ23近傍に位置する配線
パターン22Bに接続されている。
Reference numeral 29 denotes a second switching circuit connected in series to the first switching circuit 28. The second switching circuit 29 is composed of an IGBT 29A and a feedback diode 29B, like the first switching circuit 28. ing. The IGBT 29A and the feedback diode 29B are located near the U-phase bus bar 25 and are fixed to the surface of the P-phase bus bar 23. And IGBT29A
The collector terminal provided on the back side is connected to the P-phase bus bar 23 by soldering or the like, the emitter terminal provided on the front side is connected to the U-phase bus bar 25 via a bonding wire 29C, and the gate terminal is connected. It is connected to a wiring pattern 22B located near the P-phase bus bar 23 via a bonding wire 29D.

【0060】また、帰還ダイオード29Bは、その裏面
側に設けたカソード端子が半田付け等によってP相バス
バ23に接続されると共に、表面側に設けたアノード端
子がボンディングワイヤ29Eを介してU相バスバ25
に接続されている。これにより、帰還ダイオード29B
はIGBT29Aのコレクタ端子とエミッタ端子との間
に並列接続されている。
The feedback diode 29B has a cathode terminal provided on the back side thereof connected to the P-phase bus bar 23 by soldering or the like, and an anode terminal provided on the front side thereof is connected to the U-phase bus bar via a bonding wire 29E. 25
It is connected to the. Thereby, the feedback diode 29B
Are connected in parallel between the collector terminal and the emitter terminal of the IGBT 29A.

【0061】30はV相バスバ26に設けられた第3の
スイッチング回路で、該スイッチング回路30は、第1
のスイッチング回路28と同様にIGBT30Aと帰還
ダイオード30Bとによって構成されている。また、I
GBT30Aと帰還ダイオード30Bとは相互に隣接し
てV相バスバ26の表面に固着されると共に、帰還ダイ
オード30BはIGBT30Aに並列接続されている。
Reference numeral 30 denotes a third switching circuit provided in the V-phase bus bar 26.
IGBT 30A and feedback diode 30B as in the switching circuit 28 of FIG. Also, I
The GBT 30A and the feedback diode 30B are fixed to the surface of the V-phase bus bar 26 adjacent to each other, and the feedback diode 30B is connected in parallel to the IGBT 30A.

【0062】そして、IGBT30Aは、第1のスイッ
チング回路28のIGBT28Aと同様にそのコレクタ
端子がV相バスバ26に接続され、エミッタ端子がボン
ディングワイヤ30Cを介してN相バスバ24に接続さ
れると共に、ゲート端子がボンディングワイヤ30Dを
介してV相バスバ26近傍に位置する配線パターン22
Bに接続されている。また、帰還ダイオード30Bは、
カソード端子がV相バスバ26に接続され、アノード端
子がN相バスバ24に接続されている。
The IGBT 30A has a collector terminal connected to the V-phase bus bar 26 and an emitter terminal connected to the N-phase bus bar 24 via the bonding wire 30C, similarly to the IGBT 28A of the first switching circuit 28. Wiring pattern 22 whose gate terminal is located near V-phase bus bar 26 via bonding wire 30D
B. The feedback diode 30B is
The cathode terminal is connected to the V-phase bus bar 26, and the anode terminal is connected to the N-phase bus bar 24.

【0063】31は第3のスイッチング回路30に直列
接続された第4のスイッチング回路で、該第4のスイッ
チング回路31は、IGBT31Aと帰還ダイオード3
1Bとによって構成されている。また、IGBT31A
と帰還ダイオード31Bとは、V相バスバ26の近傍に
位置してP相バスバ23の表面に隣接して固着され、帰
還ダイオード31BはIGBT31Aに並列接続されて
いる。
Reference numeral 31 denotes a fourth switching circuit connected in series to the third switching circuit 30. The fourth switching circuit 31 includes an IGBT 31A and a feedback diode 3.
1B. Also, IGBT31A
The feedback diode 31B is positioned near the V-phase bus bar 26 and is fixed adjacent to the surface of the P-phase bus bar 23, and the feedback diode 31B is connected in parallel to the IGBT 31A.

【0064】そして、IGBT31Aは、コレクタ端子
がP相バスバ23に接続され、エミッタ端子がボンディ
ングワイヤ31Cを介してV相バスバ26に接続される
と共に、ゲート端子がボンディングワイヤ31Dを介し
てP相バスバ23近傍に位置する配線パターン22Bに
接続されている。また、帰還ダイオード31Bは、カソ
ード端子がP相バスバ23に接続されると共に、アノー
ド端子がボンディングワイヤ31Eを介してV相バスバ
26に接続されている。
The IGBT 31A has a collector terminal connected to the P-phase bus bar 23, an emitter terminal connected to the V-phase bus bar 26 via a bonding wire 31C, and a gate terminal connected to the P-phase bus bar 23 via a bonding wire 31D. 23 is connected to the wiring pattern 22B located in the vicinity. The feedback diode 31B has a cathode terminal connected to the P-phase bus bar 23 and an anode terminal connected to the V-phase bus bar 26 via a bonding wire 31E.

【0065】32はW相バスバ27に設けられた第5の
スイッチング回路で、該スイッチング回路32は、第1
のスイッチング回路28と同様にIGBT32Aと帰還
ダイオード32Bとによって構成されている。また、I
GBT32Aと帰還ダイオード32Bとは相互に隣接し
てW相バスバ27の表面に固着されると共に、帰還ダイ
オード32BはIGBT32Aに並列接続されている。
Reference numeral 32 denotes a fifth switching circuit provided in the W-phase bus bar 27. The switching circuit 32
IGBT 32A and feedback diode 32B as in the switching circuit 28 of FIG. Also, I
The GBT 32A and the feedback diode 32B are adjacent to each other and fixed to the surface of the W-phase bus bar 27, and the feedback diode 32B is connected in parallel to the IGBT 32A.

【0066】そして、IGBT32Aは、第1のスイッ
チング回路28のIGBT28Aと同様にそのコレクタ
端子がW相バスバ27に接続され、エミッタ端子がボン
ディングワイヤ32Cを介してN相バスバ24に接続さ
れると共に、ゲート端子がボンディングワイヤ32Dを
介してW相バスバ27近傍に位置する配線パターン22
Bに接続されている。また、帰還ダイオード32Bは、
カソード端子がW相バスバ27に接続され、アノード端
子がN相バスバ24に接続されている。
The IGBT 32A has a collector terminal connected to the W-phase bus bar 27 and an emitter terminal connected to the N-phase bus bar 24 via the bonding wire 32C, similarly to the IGBT 28A of the first switching circuit 28. Wiring pattern 22 whose gate terminal is located near W-phase bus bar 27 via bonding wire 32D
B. The feedback diode 32B is
The cathode terminal is connected to the W-phase bus bar 27, and the anode terminal is connected to the N-phase bus bar 24.

【0067】33は第5のスイッチング回路32に直列
接続された第6のスイッチング回路で、該第6のスイッ
チング回路33は、IGBT33Aと帰還ダイオード3
3Bとによって構成されている。また、IGBT33A
と帰還ダイオード33Bとは、W相バスバ27の近傍に
位置してP相バスバ23の表面に隣接して固着され、帰
還ダイオード33BはIGBT33Aに並列接続されて
いる。
Reference numeral 33 denotes a sixth switching circuit connected in series to the fifth switching circuit 32. The sixth switching circuit 33 includes an IGBT 33A and a feedback diode 3.
3B. In addition, IGBT33A
The feedback diode 33B is located near the W-phase bus bar 27 and is fixed adjacent to the surface of the P-phase bus bar 23, and the feedback diode 33B is connected in parallel to the IGBT 33A.

【0068】そして、IGBT33Aは、コレクタ端子
がP相バスバ23に接続され、エミッタ端子がボンディ
ングワイヤ33Cを介してW相バスバ27に接続される
と共に、ゲート端子がボンディングワイヤ33Dを介し
てP相バスバ23近傍に位置する配線パターン22Bに
接続されている。また、帰還ダイオード33Bは、カソ
ード端子がP相バスバ23に接続されると共に、アノー
ド端子がボンディングワイヤ33Eを介してW相バスバ
27に接続されている。
The IGBT 33A has a collector terminal connected to the P-phase bus bar 23, an emitter terminal connected to the W-phase bus bar 27 via a bonding wire 33C, and a gate terminal connected to the P-phase bus bar via a bonding wire 33D. 23 is connected to the wiring pattern 22B located in the vicinity. The feedback diode 33B has a cathode terminal connected to the P-phase bus bar 23 and an anode terminal connected to the W-phase bus bar 27 via a bonding wire 33E.

【0069】そして、第1,第2のスイッチング回路2
8,29、第3,第4のスイッチング回路30,31、
第5,第6のスイッチング回路32,33は、図11に
示すようにP相バスバ23とN相バスバ24との間にそ
れぞれ並列接続されている。これにより、第1〜第6の
スイッチング回路28〜33は、3相インバータ回路を
構成している。
Then, the first and second switching circuits 2
8, 29, third and fourth switching circuits 30, 31,
The fifth and sixth switching circuits 32 and 33 are connected in parallel between the P-phase bus bar 23 and the N-phase bus bar 24 as shown in FIG. Thereby, the first to sixth switching circuits 28 to 33 constitute a three-phase inverter circuit.

【0070】34,34,…は各配線パターン22Bの
途中に位置してフレキシブル基板22に取付けられた電
子素子としてのゲート抵抗で、該各ゲート抵抗34は、
配線パターン22Bに半田付け等によって接続されると
共に、配線パターン22B等を介して各IGBT28A
〜33Aのゲート端子に直列接続されている。
Are gate resistances as electronic elements mounted on the flexible substrate 22 in the middle of each wiring pattern 22B.
Each IGBT 28A is connected to the wiring pattern 22B by soldering or the like, and is connected to the IGBT 28A via the wiring pattern 22B or the like.
33A in series.

【0071】本実施の形態による半導体装置は上述の如
き構成を有するもので、次にその作動について説明す
る。
The semiconductor device according to the present embodiment has the above-described configuration, and its operation will now be described.

【0072】まず、各IGBT28A〜33Aのゲート
端子に所定電圧の電圧指令信号を入力する。このとき、
各スイッチング回路28〜33は電圧指令信号に応じて
ON状態とOFF状態とに切り換わる。この結果、P相
バスバ23、N相バスバ24との間に印加された直流電
圧信号を例えばパルス幅変調(PWM)し、U相バスバ
25、V相バスバ26、W相バスバ27からこのPWM
変調した信号を出力することができ、3相誘導モータM
の回転速度等を制御することができる。
First, a voltage command signal of a predetermined voltage is input to the gate terminals of the IGBTs 28A to 33A. At this time,
Each of the switching circuits 28 to 33 switches between an ON state and an OFF state according to the voltage command signal. As a result, the DC voltage signal applied between the P-phase bus bar 23 and the N-phase bus bar 24 is subjected to, for example, pulse width modulation (PWM), and the PWM signal is transmitted from the U-phase bus bar 25, the V-phase bus bar 26, and the W-phase bus bar 27.
A modulated signal can be output and the three-phase induction motor M
The rotation speed and the like can be controlled.

【0073】かくして、本実施の形態でも第1の実施の
形態と同様な作用効果を得ることができる。しかし、本
実施の形態では、金属基板21の表面にフレキシブル基
板22を介して複数のバスバ23〜27を設けることに
よって3相インバータ回路を構成したから、各スイッチ
ング回路28〜33間を容易に接続することができ、回
路全体の構成を簡素化することができる。このため、3
相インバータ回路の製造工程を簡略化することができ、
製造コストを低減することができる。
Thus, the present embodiment can provide the same functions and effects as those of the first embodiment. However, in the present embodiment, since the three-phase inverter circuit is configured by providing the plurality of bus bars 23 to 27 on the surface of the metal substrate 21 via the flexible substrate 22, the respective switching circuits 28 to 33 are easily connected. And the configuration of the entire circuit can be simplified. Therefore, 3
The manufacturing process of the phase inverter circuit can be simplified,
Manufacturing costs can be reduced.

【0074】また、従来技術による3相インバータで
は、放熱用のベースプレートには熱膨張をセラミック基
板と整合の取れた高価な複合材(例えば、Al+Si
C、Cu+Mo等)を使用している。しかし、本実施の
形態では、金属基板21と各バスバ23〜27との間に
は柔軟性の優れたフレキシブル基板22を挿入したか
ら、各IGBT28A〜33Aの発熱による熱ストレス
によって金属基板21、各バスバ23〜27とフレキシ
ブル基板22との間の接合部に熱ストレスが生じても、
該熱ストレスをフレキシブル基板22によって吸収する
ことができる。このため、放熱用のベースプレートに高
価な複合材を使用する必要がなく、安価な金属基板21
を使用することができ、製造コストを低減することがで
きる。
In the three-phase inverter according to the prior art, an expensive composite material (for example, Al + Si) whose thermal expansion matches that of the ceramic substrate is provided on the base plate for heat radiation.
C, Cu + Mo, etc.). However, in the present embodiment, since the flexible board 22 having excellent flexibility is inserted between the metal board 21 and each of the bus bars 23 to 27, the metal board 21 and each of the IGBTs 28A to 33A are thermally stressed by heat generated by the IGBTs 28A to 33A. Even if thermal stress occurs at the joint between the bus bars 23 to 27 and the flexible substrate 22,
The thermal stress can be absorbed by the flexible substrate 22. For this reason, it is not necessary to use an expensive composite material for the base plate for heat radiation, and the inexpensive metal substrate 21 is used.
Can be used, and the manufacturing cost can be reduced.

【0075】次に、図12ないし図14は第4の実施の
形態による半導体装置を示し、本実施の形態の特徴は金
属基板、フレキシブル基板、P相、U相、V相、W相の
各バスバ、IGBT等によって3相インバータ回路を構
成すると共に、金属基板をN相バスバとして使用したこ
とにある。
FIGS. 12 to 14 show a semiconductor device according to a fourth embodiment, which is characterized by a metal substrate, a flexible substrate, a P-phase, a U-phase, a V-phase, and a W-phase. A three-phase inverter circuit is constituted by a bus bar, an IGBT and the like, and a metal substrate is used as an N-phase bus bar.

【0076】41は第1の金属板としての金属基板で、
該金属基板41は、略四角形の平板状をなし、例えば銅
等の導電性金属材料によって形成されている。また、金
属基板41の左,右方向の右側にはL字状に屈曲した端
子部41Aが表面側に立ち上がって設けられている。そ
して、端子部41Aにはアース電位等の低電圧端子がね
じ等によって接続され、金属基板41はN相バスバとし
て機能する。
Reference numeral 41 denotes a metal substrate as a first metal plate.
The metal substrate 41 has a substantially rectangular flat plate shape and is formed of a conductive metal material such as copper. On the right side of the metal substrate 41 in the left and right directions, an L-shaped terminal portion 41A is provided so as to rise to the front side. A low voltage terminal such as a ground potential is connected to the terminal portion 41A by a screw or the like, and the metal substrate 41 functions as an N-phase bus bar.

【0077】42は金属基板41の表面上に設けられた
ポリイミド樹脂等の有機薄型絶縁層からなるフレキシブ
ル基板で、該フレキシブル基板42は、金属基板41の
中央側に位置して略四角形状をなすと共に、入力端子と
接続するために帯状に突出した複数(例えば5個)の突
出部42Aを有している。また、フレキシブル基板42
の左,右方向の左側には後述のU相バスバ44とV相バ
スバ45との間に位置して略四角形状の切欠き部42B
が設けられ、該切欠き部42B内には金属基板41が露
出している。そして、フレキシブル基板42は接着剤等
によって金属基板41に接合されている。
Reference numeral 42 denotes a flexible substrate made of an organic thin insulating layer such as a polyimide resin provided on the surface of the metal substrate 41. The flexible substrate 42 is located at the center of the metal substrate 41 and has a substantially rectangular shape. In addition, it has a plurality of (for example, five) protruding portions 42A protruding in a strip shape for connection to the input terminal. In addition, the flexible substrate 42
Is located between a U-phase bus bar 44 and a V-phase bus bar 45, which will be described later, and has a substantially square cutout 42B.
Are provided, and the metal substrate 41 is exposed in the notch 42B. Then, the flexible substrate 42 is joined to the metal substrate 41 by an adhesive or the like.

【0078】また、フレキシブル基板42は、例えば第
1の実施の形態によるフレキシブル基板2と同様にベー
スフィルム、金属箔、カバーフィルムとによって5層構
造をなしている。そして、ベースフィルムの表面側に設
けた金属箔は配線パターン42Cをなし、各突出部42
Aに沿って外周側に向けて延びている。
The flexible substrate 42 has a five-layer structure with a base film, a metal foil, and a cover film, for example, like the flexible substrate 2 according to the first embodiment. The metal foil provided on the front side of the base film forms a wiring pattern 42C,
A extends toward the outer peripheral side along A.

【0079】43は後述のU相バスバ44、V相バスバ
45、W相バスバ46と共に第2の金属板としての金属
体をなすP相バスバで、該P相バスバ43は、例えば銅
等の導電性金属材料によって前,後方向に延びた四角形
の板状に形成され、フレキシブル基板42の表面で左,
右方向の右側に配置され、接着剤等によって固定されて
いる。また、P相バスバ43には前,後方向の中間部に
位置してL字状に立ち上がった端子部43Aが設けられ
ている。そして、端子部43Aには、所定電位となった
高電位端子がねじ等によって接続されるものである。
Reference numeral 43 denotes a P-phase bus bar which forms a metal body as a second metal plate together with a U-phase bus bar 44, a V-phase bus bar 45, and a W-phase bus bar 46 which will be described later. It is formed in a rectangular plate shape extending in the front and rear directions by the conductive metal material.
It is arranged on the right side in the right direction and is fixed by an adhesive or the like. The P-phase bus bar 43 is provided with an L-shaped terminal portion 43A which is located at an intermediate portion between the front and rear directions. A high potential terminal having a predetermined potential is connected to the terminal portion 43A by a screw or the like.

【0080】44,45,46はP相バスバ43の周囲
に位置してフレキシブル基板42の表面に固着された第
2の金属板としての金属体をなすU相バスバ、V相バス
バ、W相バスバで、該各バスバ44,45,46は、銅
等によって左,右方向に延びる細長い板状に形成され、
その左端側にはL字状に立ち上がった端子部44A,4
5A,46Aが形成されている。
Reference numerals 44, 45, and 46 denote U-phase busbars, V-phase busbars, and W-phase busbars which are located around the P-phase busbar 43 and form a metal body as a second metal plate fixed to the surface of the flexible substrate 42. Each of the bus bars 44, 45, 46 is formed in an elongated plate shape extending in the left and right directions with copper or the like.
On the left end side, terminal portions 44A, 4 rising in an L-shape
5A and 46A are formed.

【0081】また、各バスバ44,45,46はP相バ
スバ43と離間してフレキシブル基板42の左,右方向
の左側に位置し、前,後方向に平行に並んで配置されて
いる。さらに、U相バスバ44とV相バスバ45とは、
その間にフレキシブル基板42の切欠き部42Bを挟ん
だ状態で配置され、各バスバ44,45,46は接着剤
等によってフレキシブル基板42に固定されている。そ
して、各バスバ44,45,46は、インバータ回路の
出力端子を構成し、例えば3相誘導モータMの入力端子
がそれぞれ接続されるものである。
The bus bars 44, 45, 46 are located on the left side of the flexible board 42 in the left and right directions, separated from the P phase bus bar 43, and are arranged in parallel in the front and rear directions. Further, the U-phase bus bar 44 and the V-phase bus bar 45
The bus bars 44, 45, and 46 are fixed to the flexible substrate 42 with an adhesive or the like while being arranged with the notch 42B of the flexible substrate 42 interposed therebetween. Each of the bus bars 44, 45, and 46 constitutes an output terminal of the inverter circuit, and is connected to, for example, an input terminal of the three-phase induction motor M.

【0082】47はU相バスバ44に設けられた第1の
スイッチング回路で、該スイッチング回路47は、U相
バスバ44の表面に配設されたIGBT47Aと、該I
GBT47Aに隣接してU相バスバ44の表面に固定さ
れた帰還ダイオード47Bとによって構成されている。
そして、IGBT47Aは、その裏面側に設けたコレク
タ端子がU相バスバ44に半田付け等によって接続さ
れ、その表面側に設けたエミッタ端子が切欠き部42B
に向けて延びるボンディングワイヤ47Cを介して金属
基板41に接続されると共に、ゲート端子がボンディン
グワイヤ47Dを介してU相バスバ44近傍に位置する
配線パターン42Cに接続されている。
Reference numeral 47 denotes a first switching circuit provided on the U-phase bus bar 44. The switching circuit 47 includes an IGBT 47A provided on the surface of the U-phase bus bar 44,
The feedback diode 47B is fixed to the surface of the U-phase bus bar 44 adjacent to the GBT 47A.
The IGBT 47A has a collector terminal provided on the back side thereof connected to the U-phase bus bar 44 by soldering or the like, and an emitter terminal provided on the front side thereof has a notch 42B.
Are connected to the metal substrate 41 via bonding wires 47C extending toward the wiring, and the gate terminals are connected to wiring patterns 42C located near the U-phase bus bar 44 via bonding wires 47D.

【0083】また、帰還ダイオード47Bは、その裏面
側に設けたカソード端子が半田付け等によってU相バス
バ44に接続されると共に、表面側に設けたアノード端
子が切欠き部42Bに向けて延びるボンディングワイヤ
47Eを介して金属基板41に接続されている。これに
より、帰還ダイオード47BはIGBT47Aのコレク
タ端子とエミッタ端子との間に並列接続されている。
In the feedback diode 47B, a cathode terminal provided on the back side is connected to the U-phase bus bar 44 by soldering or the like, and an anode terminal provided on the front side is extended toward the notch 42B. It is connected to the metal substrate 41 via a wire 47E. Thereby, the feedback diode 47B is connected in parallel between the collector terminal and the emitter terminal of the IGBT 47A.

【0084】48は第1のスイッチング回路47に直列
接続された第2のスイッチング回路で、該第2のスイッ
チング回路48は、第1のスイッチング回路47と同様
にIGBT48Aと帰還ダイオード48Bとによって構
成されている。また、IGBT48Aと帰還ダイオード
48Bとは、U相バスバ44の近傍に位置しP相バスバ
43の表面に固着されている。そして、IGBT48A
は、その裏面側に設けたコレクタ端子が半田付け等によ
ってP相バスバ43に接続され、表面側に設けたエミッ
タ端子がボンディングワイヤ48Cを介してU相バスバ
44に接続されると共に、ゲート端子がボンディングワ
イヤ48Dを介してP相バスバ43近傍に位置する配線
パターン42Cに接続されている。
Reference numeral 48 denotes a second switching circuit connected in series to the first switching circuit 47. The second switching circuit 48 includes an IGBT 48A and a feedback diode 48B, like the first switching circuit 47. ing. The IGBT 48A and the feedback diode 48B are located near the U-phase bus bar 44 and fixed to the surface of the P-phase bus bar 43. And IGBT48A
The collector terminal provided on the back side is connected to the P-phase bus bar 43 by soldering or the like, the emitter terminal provided on the front side is connected to the U-phase bus bar 44 via a bonding wire 48C, and the gate terminal is connected. It is connected to a wiring pattern 42C located near the P-phase bus bar 43 via a bonding wire 48D.

【0085】また、帰還ダイオード48Bは、その裏面
側に設けたカソード端子が半田付け等によってP相バス
バ43に接続されると共に、表面側に設けたアノード端
子がボンディングワイヤ48Eを介してU相バスバ44
に接続されている。これにより、帰還ダイオード48B
はIGBT48Aのコレクタ端子とエミッタ端子との間
に並列接続されている。
The feedback diode 48B has a cathode terminal provided on the back side thereof connected to the P-phase bus bar 43 by soldering or the like, and an anode terminal provided on the front side thereof is connected to the U-phase bus bar via a bonding wire 48E. 44
It is connected to the. Thereby, the feedback diode 48B
Are connected in parallel between the collector terminal and the emitter terminal of the IGBT 48A.

【0086】49はV相バスバ45に設けられた第3の
スイッチング回路で、該スイッチング回路49は、第1
のスイッチング回路47と同様にIGBT49Aと帰還
ダイオード49Bとによって構成されている。また、I
GBT49Aと帰還ダイオード49Bとは相互に隣接し
てV相バスバ45の表面に固着されると共に、帰還ダイ
オード49BはIGBT49Aに並列接続されている。
Reference numeral 49 denotes a third switching circuit provided in the V-phase bus bar 45, and the switching circuit 49
IGBT 49A and feedback diode 49B as in the switching circuit 47 of FIG. Also, I
The GBT 49A and the feedback diode 49B are adjacent to each other and fixed to the surface of the V-phase bus bar 45, and the feedback diode 49B is connected in parallel to the IGBT 49A.

【0087】そして、IGBT49Aは、第1のスイッ
チング回路47のIGBT47Aと同様にそのコレクタ
端子がV相バスバ45に接続され、エミッタ端子がボン
ディングワイヤ49Cを介して金属基板41に接続され
ると共に、ゲート端子がボンディングワイヤ49Dを介
してV相バスバ45近傍に位置する配線パターン42C
に接続されている。また、帰還ダイオード49Bは、カ
ソード端子がV相バスバ45に接続され、アノード端子
が金属基板41に接続されている。
The IGBT 49A has a collector terminal connected to the V-phase bus bar 45, an emitter terminal connected to the metal substrate 41 via the bonding wire 49C, and a gate, similarly to the IGBT 47A of the first switching circuit 47. Wiring pattern 42C whose terminal is located near V-phase bus bar 45 via bonding wire 49D
It is connected to the. The feedback diode 49B has a cathode terminal connected to the V-phase bus bar 45 and an anode terminal connected to the metal substrate 41.

【0088】50は第3のスイッチング回路49に直列
接続された第4のスイッチング回路で、該第4のスイッ
チング回路50は、IGBT50Aと帰還ダイオード5
0Bとによって構成されている。また、IGBT50A
と帰還ダイオード50Bとは、V相バスバ45の近傍に
位置してP相バスバ43の表面に隣接して固着され、帰
還ダイオード50BはIGBT50Aに並列接続されて
いる。
Reference numeral 50 denotes a fourth switching circuit connected in series to the third switching circuit 49. The fourth switching circuit 50 includes an IGBT 50A and a feedback diode 5.
0B. Also, IGBT50A
The feedback diode 50B is located near the V-phase bus bar 45 and is fixed adjacent to the surface of the P-phase bus bar 43, and the feedback diode 50B is connected in parallel to the IGBT 50A.

【0089】そして、IGBT50Aは、コレクタ端子
がP相バスバ43に接続され、エミッタ端子がボンディ
ングワイヤ50Cを介してV相バスバ45に接続される
と共に、ゲート端子がボンディングワイヤ50Dを介し
てP相バスバ43近傍に位置する配線パターン42Cに
接続されている。また、帰還ダイオード50Bは、カソ
ード端子がP相バスバ43に接続されると共に、アノー
ド端子がボンディングワイヤ31Eを介してV相バスバ
45に接続されている。
The IGBT 50A has a collector terminal connected to the P-phase bus bar 43, an emitter terminal connected to the V-phase bus bar 45 via the bonding wire 50C, and a gate terminal connected to the P-phase bus bar via the bonding wire 50D. It is connected to a wiring pattern 42C located near 43. The feedback diode 50B has a cathode terminal connected to the P-phase bus bar 43 and an anode terminal connected to the V-phase bus bar 45 via the bonding wire 31E.

【0090】51はW相バスバ46に設けられた第5の
スイッチング回路で、該スイッチング回路51は、第1
のスイッチング回路47と同様にIGBT51Aと帰還
ダイオード51Bとによって構成されている。また、I
GBT51Aと帰還ダイオード51Bとは相互に隣接し
てW相バスバ46の表面に固着されると共に、帰還ダイ
オード51BはIGBT51Aに並列接続されている。
Reference numeral 51 denotes a fifth switching circuit provided in the W-phase bus bar 46.
IGBT 51A and feedback diode 51B as in the switching circuit 47 of FIG. Also, I
The GBT 51A and the feedback diode 51B are fixed to the surface of the W-phase bus bar 46 adjacent to each other, and the feedback diode 51B is connected in parallel to the IGBT 51A.

【0091】そして、IGBT51Aは、第1のスイッ
チング回路47のIGBT47Aと同様にそのコレクタ
端子がW相バスバ46に接続され、エミッタ端子がボン
ディングワイヤ51Cを介して金属基板41に接続され
ると共に、ゲート端子がボンディングワイヤ51Dを介
してW相バスバ46近傍に位置する配線パターン42C
に接続されている。また、帰還ダイオード51Bは、カ
ソード端子がW相バスバ46に接続され、アノード端子
が金属基板41に接続されている。
The IGBT 51A has a collector terminal connected to the W-phase bus bar 46, an emitter terminal connected to the metal substrate 41 via the bonding wire 51C, and a gate, similarly to the IGBT 47A of the first switching circuit 47. Wiring pattern 42C whose terminal is located near W-phase bus bar 46 via bonding wire 51D
It is connected to the. The feedback diode 51B has a cathode terminal connected to the W-phase bus bar 46 and an anode terminal connected to the metal substrate 41.

【0092】52は第5のスイッチング回路51に直列
接続された第6のスイッチング回路で、該第6のスイッ
チング回路52は、IGBT52Aと帰還ダイオード5
2Bとによって構成されている。また、IGBT52A
と帰還ダイオード52Bとは、W相バスバ46の近傍に
位置してP相バスバ43の表面に隣接して固着され、帰
還ダイオード52BはIGBT52Aに並列接続されて
いる。
Reference numeral 52 denotes a sixth switching circuit connected in series to the fifth switching circuit 51. The sixth switching circuit 52 includes an IGBT 52A and a feedback diode 5.
2B. In addition, IGBT52A
The feedback diode 52B is located near the W-phase bus bar 46 and is fixed adjacent to the surface of the P-phase bus bar 43, and the feedback diode 52B is connected in parallel to the IGBT 52A.

【0093】そして、IGBT52Aは、コレクタ端子
がP相バスバ43に接続され、エミッタ端子がボンディ
ングワイヤ52Cを介してW相バスバ46に接続される
と共に、ゲート端子がボンディングワイヤ52Dを介し
てP相バスバ43近傍に位置する配線パターン42Cに
接続されている。また、帰還ダイオード52Bは、カソ
ード端子がP相バスバ43に接続されると共に、アノー
ド端子がボンディングワイヤ52Eを介してW相バスバ
46に接続されている。
IGBT 52A has a collector terminal connected to P-phase bus bar 43, an emitter terminal connected to W-phase bus bar 46 via bonding wire 52C, and a gate terminal connected to P-phase bus bar via bonding wire 52D. It is connected to a wiring pattern 42C located near 43. The feedback diode 52B has a cathode terminal connected to the P-phase bus bar 43 and an anode terminal connected to the W-phase bus bar 46 via a bonding wire 52E.

【0094】そして、第1,第2のスイッチング回路4
7,48、第3,第4のスイッチング回路49,50、
第5,第6のスイッチング回路51,52は、P相バス
バ43と金属基板41との間にそれぞれ並列接続されて
いる。これにより、第1〜第6のスイッチング回路47
〜52は、3相インバータ回路を構成している。
Then, the first and second switching circuits 4
7, 48, third and fourth switching circuits 49, 50,
The fifth and sixth switching circuits 51 and 52 are connected in parallel between the P-phase bus bar 43 and the metal substrate 41, respectively. Thereby, the first to sixth switching circuits 47
52 constitute a three-phase inverter circuit.

【0095】53,53,…は各配線パターン42Cの
途中に位置してフレキシブル基板42に取付けられた電
子素子としてのゲート抵抗で、該各ゲート抵抗53は、
配線パターン42Cに半田付け等によって接続されると
共に、配線パターン42C等を介して各IGBT47A
〜52Aのゲート端子に直列接続されている。
Are gate resistors as electronic elements mounted on the flexible substrate 42 in the middle of each wiring pattern 42C.
Each of the IGBTs 47A is connected to the wiring pattern 42C by soldering or the like, and is connected to the wiring pattern 42C or the like.
5252A are connected in series to the gate terminals.

【0096】かくして、本実施の形態でも第3の実施の
形態と同様な作用効果を得ることができる。しかし、本
実施の形態では、N相バスバをなす金属基板41の表面
上にP相、U相、V相、W相の各バスバ43〜46を実
装するから、往復電流経路となる金属基板41と各バス
バ43〜46との間のインダクタンスを低減することが
でき、サージ電圧を抑制することができる。
Thus, the present embodiment can provide the same functions and effects as those of the third embodiment. However, in the present embodiment, each of the P-phase, U-phase, V-phase and W-phase bus bars 43 to 46 is mounted on the surface of the metal substrate 41 forming the N-phase bus bar. And the inductance between the bus bars 43 to 46 can be reduced, and the surge voltage can be suppressed.

【0097】また、金属基板41上に平面的に各バスバ
43〜46を配置する構成となるから、インバータ回路
をなす装置全体の高さ寸法を抑えることができ、装置の
小型化を図ることができる。
Further, since the bus bars 43 to 46 are arranged two-dimensionally on the metal substrate 41, the height of the entire device constituting the inverter circuit can be reduced, and the size of the device can be reduced. it can.

【0098】さらに、金属基板41をN相バスバとして
使用するから、単一の金属基板41によって放熱用のベ
ースプレートと低電位の電極をなすN相バスバとを兼用
することができ、部品点数を削減し、製造コストを低減
できると共に、装置全体を小型化することができる。
Further, since the metal substrate 41 is used as an N-phase bus bar, the single metal substrate 41 can be used as both a base plate for heat radiation and an N-phase bus bar forming a low-potential electrode, thereby reducing the number of parts. In addition, the manufacturing cost can be reduced, and the size of the entire apparatus can be reduced.

【0099】なお、第4の実施の形態では、金属基板4
1によってN相バスバとベースプレートとを兼用する構
成としたが、N相バスバとベースプレート、冷却機構と
の間で絶縁が必要となる場合には、図15に示す第1の
変形例のように金属基板41の裏面に有機薄型絶縁層6
1を設け、該有機薄型絶縁層61を介して放熱用のベー
スプレート62や各種の冷却機構を接合すればよい。こ
の場合、金属基板41とベースプレート62との間の接
合面積を大きくすることができるから、有機薄型絶縁層
61が熱抵抗に与える影響は小さく、十分な放熱性を確
保することができる。
In the fourth embodiment, the metal substrate 4
1, the N-phase bus bar and the base plate are used together. However, when the N-phase bus bar, the base plate, and the cooling mechanism need to be insulated from each other, as shown in a first modification shown in FIG. Organic thin insulating layer 6 on the back of substrate 41
1 and the base plate 62 for heat dissipation and various cooling mechanisms may be joined via the organic thin insulating layer 61. In this case, since the bonding area between the metal substrate 41 and the base plate 62 can be increased, the effect of the organic thin insulating layer 61 on the thermal resistance is small, and sufficient heat dissipation can be secured.

【0100】また、第3,第4の実施の形態ではU相バ
スバ25,44、V相バスバ26,45、W相のバスバ
27,46とを設けることによって3相インバータ回路
を構成するものとしたが、図16に示す第2の変形例の
ように、これら3相のうち1相(例えばW相)を省くこ
とによって例えば直流電動モータDCMに接続するため
のHブリッジ回路を構成してもよい。
In the third and fourth embodiments, a three-phase inverter circuit is constituted by providing U-phase bus bars 25 and 44, V-phase bus bars 26 and 45, and W-phase bus bars 27 and 46. However, as in the second modified example shown in FIG. 16, an H-bridge circuit for connecting to, for example, a DC electric motor DCM may be configured by omitting one of the three phases (for example, the W phase). Good.

【0101】また、前記各実施の形態では、nチャネル
型のIGBT4、28A〜33A、47A〜52Aを用
いるものとしたが、本発明はこれに限らずpチャネル型
のIGBTを用いても良い。この場合、第1,第2の実
施の形態では、コレクタ端子(第2の金属板3)を低電
位端子に接続すると共に、エミッタ端子(第1の金属板
1)を高電位端子に接続する。一方、第3,第4の実施
の形態では、P相バスバ23,43を低電位端子に接続
すると共に、N相バスバ24、金属基板41を高電位端
子に接続するものである。
In each of the above embodiments, n-channel IGBTs 4, 28A to 33A and 47A to 52A are used. However, the present invention is not limited to this, and p-channel IGBTs may be used. In this case, in the first and second embodiments, the collector terminal (second metal plate 3) is connected to the low potential terminal, and the emitter terminal (first metal plate 1) is connected to the high potential terminal. . On the other hand, in the third and fourth embodiments, the P-phase bus bars 23 and 43 are connected to low potential terminals, and the N-phase bus bar 24 and the metal substrate 41 are connected to high potential terminals.

【0102】さらに、前記各実施の形態では、半導体素
子としてIGBT4,28A〜33A,47A〜52A
を用いるものとしたが、nチャネル型またはpチャネル
型のMOSFETを用いる構成としてもよい。この場
合、コレクタ電極をドレイン電極に代えると共に、エミ
ッタ電極をソース電極に代えればよい。また、電子素子
としてゲート抵抗7,34,53を用いるものとした
が、増幅素子等であってもよい。
Further, in each of the above embodiments, IGBTs 4, 28A to 33A, 47A to 52A
However, a configuration using an n-channel type or p-channel type MOSFET may be used. In this case, the collector electrode may be replaced with the drain electrode, and the emitter electrode may be replaced with the source electrode. Further, although the gate resistors 7, 34, and 53 are used as the electronic elements, they may be amplification elements or the like.

【0103】また、半導体素子としてIGBT、MOS
FETのどちらを用いる場合でも、前記各実施の形態で
はベアチップの形態で説明した。これらの半導体素子が
パッケージ内部に実装されている場合でも、前記各実施
の形態と同様の作用効果を得ることができる。この際、
半導体素子の各端子からの接続は、ボンディングワイヤ
ではなく、パッケージの端子により行う。
Further, IGBT, MOS are used as semiconductor elements.
Regardless of which FET is used, the above embodiments have been described in the form of a bare chip. Even when these semiconductor elements are mounted inside the package, the same functions and effects as those of the above embodiments can be obtained. On this occasion,
The connection from each terminal of the semiconductor element is performed not by a bonding wire but by a terminal of a package.

【0104】さらに、3相インバータまたはHブリッジ
回路におけるハイサイド側のみpチャネル型にしてもよ
い。この際、例えば第3および第4の実施の形態では、
ハイサイド側pチャネル型半導体素子を、対応するU
相、V相、W相の各相に接続される金属板(バスバ)上
に実装し、ソースまたはエミッタ端子をP相バスバに接
続する構成とする。この場合でも、各実施の形態と同様
の作用効果を得ることができる。
Further, only the high side of the three-phase inverter or the H-bridge circuit may be of a p-channel type. At this time, for example, in the third and fourth embodiments,
The high-side p-channel semiconductor device is
It is configured to be mounted on a metal plate (bus bar) connected to each of the phase, V phase, and W phase, and to connect the source or emitter terminal to the P phase bus bar. In this case, the same operation and effect as those of the embodiments can be obtained.

【0105】[0105]

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項1の発明によ
れば、第1の金属板上に有機薄型絶縁層によるフレキシ
ブル基板を設け、該フレキシブル基板上に接して置かれ
た第2の金属板の表面上には該第2の金属板と電気的に
接続した状態で大電力を扱う半導体素子を実装したか
ら、発熱源となる半導体素子を広面積を有する第2の金
属板に直接的に接合することができる。このため、半導
体素子の放熱性を向上することができると共に、過渡電
流等による過渡的な発熱に対しても、半導体素子の温度
上昇を抑制することができる。
As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, a flexible substrate made of an organic thin insulating layer is provided on a first metal plate, and a second substrate placed in contact with the flexible substrate is provided. Since a semiconductor element that handles large power is mounted on the surface of the metal plate while being electrically connected to the second metal plate, the semiconductor element serving as a heat source is directly connected to the second metal plate having a large area. Can be bonded together. For this reason, the heat dissipation of the semiconductor element can be improved, and the temperature rise of the semiconductor element can be suppressed even for transient heat generation due to a transient current or the like.

【0106】また、半導体素子の裏面に形成されたコレ
クタ、ドレイン等を電流経路となる第2の金属板に直接
的に接続するから、ワイヤボンディングを行う必要がな
く、作業工程を簡素化できると共に、配線の低インダク
タンス化を図ることができる。
Further, since the collector, drain and the like formed on the back surface of the semiconductor element are directly connected to the second metal plate serving as the current path, it is not necessary to perform wire bonding, and the operation process can be simplified. In addition, the inductance of the wiring can be reduced.

【0107】さらに、厚さ寸法が薄いフレキシブル基板
2を挟んで往復電流経路となる第1,第2の金属板を重
なり合う構成としたから、逆方向に進む電流によって相
互の磁界を確実に相殺することができ、該往復電流経路
を低インダクタンス化することができる。また、第1,
第2の金属板の間には有機薄型絶縁層からなるフレキシ
ブル基板を設けたから、高電位端子と低電位端子とにそ
れぞれ接続した第1,第2の金属板間に容量成分を構成
することができ、該容量成分によってサージ電圧を抑制
することができる。
Further, since the first and second metal plates serving as a reciprocating current path overlap each other with the flexible substrate 2 having a small thickness dimension interposed therebetween, the mutual magnetic fields are surely canceled by the current flowing in the opposite direction. And the inductance of the reciprocating current path can be reduced. In addition, the first
Since the flexible substrate made of the organic thin insulating layer is provided between the second metal plates, a capacitance component can be formed between the first and second metal plates connected to the high potential terminal and the low potential terminal, respectively. The surge voltage can be suppressed by the capacitance component.

【0108】また、安価なフレキシブル基板を用いるか
ら、製造コストを低減することができる。さらに、柔軟
性に優れたフレキシブル基板を第1,第2の金属板間に
挿入するから、熱ストレスが生じるときでも、該熱スト
レスをフレキシブル基板によって緩和することができ
る。このため、第1,第2の金属板とフレキシブル基板
との間の接合部にクラック等が発生することがなく、こ
れらの間の熱抵抗を一定値に維持することができ、信頼
性、耐久性を向上することができる。
In addition, since an inexpensive flexible substrate is used, manufacturing costs can be reduced. Furthermore, since a flexible substrate having excellent flexibility is inserted between the first and second metal plates, even when thermal stress occurs, the thermal stress can be reduced by the flexible substrate. Therefore, cracks and the like do not occur at the joint between the first and second metal plates and the flexible substrate, and the thermal resistance between them can be maintained at a constant value, and reliability and durability can be improved. Performance can be improved.

【0109】請求項2の発明によれば、フレキシブル基
板上にて第2の金属板を設けている領域以外の部分に、
半導体素子に接続される配線パターンを形成し、または
電子素子の実装を行う構成としたから、電子素子等は、
薄いフレキシブル基板を介して一定電位となった第1の
金属板上に実装することができる。このため、電子素子
の周囲の電位を安定させることができ、半導体素子のス
イッチングノイズによる影響を受け難くし、動作を安定
させることができる。
According to the second aspect of the present invention, a portion other than the region where the second metal plate is provided on the flexible substrate is provided.
Since the wiring pattern connected to the semiconductor element is formed, or the electronic element is mounted, the electronic element and the like are
The semiconductor device can be mounted on the first metal plate having a constant potential via a thin flexible substrate. For this reason, the potential around the electronic element can be stabilized, the influence of the switching noise of the semiconductor element can be reduced, and the operation can be stabilized.

【0110】また、フレキシブル基板には配線パターン
を設けると共に、フレキシブル基板のうち第2の金属板
が取付けられた部分以外の部位には電子素子を設けるか
ら、配線パターンの製造工程を簡略化できると共に、追
加配線等の実装スペースが不要となり、装置を小型化す
ることができる。
Further, since the wiring pattern is provided on the flexible substrate, and the electronic elements are provided on the portion of the flexible substrate other than the portion where the second metal plate is attached, the manufacturing process of the wiring pattern can be simplified. In addition, a mounting space for additional wiring and the like is not required, and the device can be downsized.

【0111】請求項3の発明によれば、第1の金属板と
第2の金属板との間のフレキシブル基板は、ベースフィ
ルムのみを有し、またはベースフィルムの表面と裏面の
少なくとも一方に金属薄膜を有する構成とし、前記第1
の金属板のうち前記フレキシブル基板を設けている領域
以外の部分には、前記フレキシブル基板とは異なる構成
からなる他のフレキシブル基板を設ける構成としたか
ら、第1,第2の金属板間に設けたフレキシブル基板は
その厚さ寸法を薄くすることができる。このため、フレ
キシブル基板の熱抵抗をより一層小さくでき、第2の金
属板に設けた半導体素子の放熱性を向上することができ
る。
According to the third aspect of the present invention, the flexible substrate between the first metal plate and the second metal plate has only the base film, or at least one of the front and back surfaces of the base film has metal. A structure having a thin film;
In a portion of the metal plate other than the region where the flexible substrate is provided, another flexible substrate having a configuration different from that of the flexible substrate is provided. Therefore, the portion is provided between the first and second metal plates. The thickness of the flexible substrate can be reduced. For this reason, the thermal resistance of the flexible substrate can be further reduced, and the heat dissipation of the semiconductor element provided on the second metal plate can be improved.

【0112】また、第1,第2の金属板間に挿入するフ
レキシブル基板の厚さ寸法が小さいから、2対の往復電
流経路となる第1,第2の金属板をさらに密着させるこ
とができ、これらのインダクタンスが減少し、容量成分
は増加する。このため、サージ電圧を抑制する効果をよ
り一層高めることができる。
Further, since the thickness of the flexible board inserted between the first and second metal plates is small, the first and second metal plates serving as two pairs of reciprocating current paths can be further brought into close contact. , These inductances decrease, and the capacitance component increases. Therefore, the effect of suppressing the surge voltage can be further enhanced.

【0113】さらに、第1,第2の金属板間に挿入する
フレキシブル基板の表面,裏面に金属薄膜を設けた場合
には、第1,第2の金属板とフレキシブル基板とを熱伝
導性に優れた半田を用いて接合することができる。この
ため、第1,第2の金属板間の熱抵抗をより一層小さく
でき、放熱性を向上することができる。
Further, when a metal thin film is provided on the front and back surfaces of the flexible substrate inserted between the first and second metal plates, the first and second metal plates and the flexible substrate are made to have thermal conductivity. It can be joined using excellent solder. For this reason, the thermal resistance between the first and second metal plates can be further reduced, and the heat dissipation can be improved.

【0114】請求項4の発明によれば、フレキシブル基
板に設けた第2の金属板は複数の金属体によって構成
し、半導体素子は該複数の金属体の表面に別個の半導体
素子としてそれぞれを実装し、該各別個の半導体素子が
Hブリッジ回路または3相インバータのスイッチング素
子としてそれぞれ機能する構成としたから、各半導体素
子間を容易に接続することができ、回路全体の構成を簡
素化することができる。このため、Hブリッジ回路、3
相インバータ回路の製造工程を簡略化することができ、
製造コストを低減することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the second metal plate provided on the flexible substrate is composed of a plurality of metal members, and the semiconductor elements are mounted as separate semiconductor elements on the surfaces of the plurality of metal members. Since each of the separate semiconductor elements functions as an H bridge circuit or a switching element of a three-phase inverter, each semiconductor element can be easily connected to each other, and the configuration of the entire circuit can be simplified. Can be. Therefore, the H-bridge circuit,
The manufacturing process of the phase inverter circuit can be simplified,
Manufacturing costs can be reduced.

【0115】また、第1の金属板と第2の金属板となる
複数の金属体間には柔軟性の優れたフレキシブル基板を
挿入するから、各半導体素子の発熱によって第1の金属
板と金属体との間の接合部に熱ストレスが生じても、該
熱ストレスをフレキシブル基板によって吸収することが
できる。このため、放熱用のベースプレートに高価な複
合材料を使用する必要がなく、安価な金属材料を使用す
ることができ、製造コストを低減することができる。
Further, since a flexible board having excellent flexibility is inserted between a plurality of metal members serving as the first metal plate and the second metal plate, the first metal plate and the metal are formed by the heat generated by each semiconductor element. Even if thermal stress occurs at the joint between the body and the body, the thermal stress can be absorbed by the flexible substrate. For this reason, it is not necessary to use an expensive composite material for the base plate for heat radiation, an inexpensive metal material can be used, and the manufacturing cost can be reduced.

【0116】請求項5の発明によれば、第1の金属板を
高電位端子または低電位端子に接続し、半導体素子のエ
ミッタまたはソースのうち電気的に対応する端子を該第
1の金属板に接続する構成としたから、往復電流経路と
なる第1,第2の金属板間のインダクタンスを低減する
ことができ、サージ電圧を抑制することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the first metal plate is connected to the high-potential terminal or the low-potential terminal, and the terminal electrically corresponding to the emitter or the source of the semiconductor element is connected to the first metal plate. , The inductance between the first and second metal plates serving as a reciprocating current path can be reduced, and the surge voltage can be suppressed.

【0117】また、第1の金属板上に平面的に第2の金
属板となる複数の金属体を配置することができるから、
インバータ回路をなす装置全体の高さ寸法を抑えること
ができ、装置の小型化を図ることができる。
Further, since a plurality of metal members which become the second metal plate in a plane can be arranged on the first metal plate,
The height of the entire device constituting the inverter circuit can be reduced, and the size of the device can be reduced.

【0118】さらに、第1の金属板を低電位端子等に接
続するから、第1の金属板によって放熱用のベースプレ
ートと低電位電極とを兼用することができ、部品点数を
削減し、製造コストを低減できると共に、装置全体を小
型化することができる。
Further, since the first metal plate is connected to the low-potential terminal or the like, the first metal plate can be used as both a heat-radiating base plate and a low-potential electrode, reducing the number of parts and reducing the manufacturing cost. Can be reduced, and the entire apparatus can be downsized.

【0119】請求項6の発明によれば、第1の金属板の
裏面に有機薄型絶縁層を設けるから、冷却機構との間で
絶縁が必要となる場合でも該有機薄型絶縁層を介して第
1の金属板に冷却機構を取付けることができる。この場
合であっても、第1の金属板と冷却機構との間の接合面
積を大きくすることができるから、絶縁層が熱抵抗に与
える影響は小さく、十分な放熱性を確保することができ
る。
According to the sixth aspect of the present invention, since the organic thin insulating layer is provided on the back surface of the first metal plate, even if insulation with the cooling mechanism is required, the organic thin insulating layer is interposed through the organic thin insulating layer. The cooling mechanism can be attached to one metal plate. Even in this case, since the bonding area between the first metal plate and the cooling mechanism can be increased, the effect of the insulating layer on the thermal resistance is small, and sufficient heat dissipation can be secured. .

【0120】請求項7の発明によれば、半導体素子を絶
縁ゲート型バイポーラトランジスタまたはMOSトラン
ジスタによって構成したから、大電力を扱い、発熱源と
なる絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ等を熱伝導性
の高い第2の金属板に取付けることができる。
According to the seventh aspect of the present invention, since the semiconductor element is constituted by an insulated gate bipolar transistor or a MOS transistor, a large power is handled, and the insulated gate bipolar transistor or the like serving as a heat source is formed of a high heat conductive type. 2 can be attached to the metal plate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態による半導体装置を
示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】半導体装置を図1中の矢示II−II方向からみた
断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor device as viewed from the direction of arrows II-II in FIG.

【図3】第1の実施の形態による半導体装置を示す電気
回路図である。
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing the semiconductor device according to the first embodiment.

【図4】ゲート抵抗の周囲を拡大して示す拡大断面図で
ある。
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a periphery of a gate resistor in an enlarged manner.

【図5】第2の実施の形態による半導体装置を示す平面
図である。
FIG. 5 is a plan view showing a semiconductor device according to a second embodiment.

【図6】半導体装置を図5中の矢示VI−VI方向からみた
断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the semiconductor device as viewed from a direction indicated by arrows VI-VI in FIG. 5;

【図7】第2の実施の形態による半導体装置を示す電気
回路図である。
FIG. 7 is an electric circuit diagram showing a semiconductor device according to a second embodiment.

【図8】第3の実施の形態による半導体装置を示す斜視
図である。
FIG. 8 is a perspective view showing a semiconductor device according to a third embodiment.

【図9】第3の実施の形態による半導体装置を示す正面
図である。
FIG. 9 is a front view showing a semiconductor device according to a third embodiment.

【図10】第3の実施の形態による半導体装置を示す平
面図である。
FIG. 10 is a plan view showing a semiconductor device according to a third embodiment.

【図11】第3の実施の形態による半導体装置を示す電
気回路図である。
FIG. 11 is an electric circuit diagram showing a semiconductor device according to a third embodiment.

【図12】第4の実施の形態による半導体装置を示す斜
視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing a semiconductor device according to a fourth embodiment.

【図13】第4の実施の形態による半導体装置を示す正
面図である。
FIG. 13 is a front view showing a semiconductor device according to a fourth embodiment.

【図14】第4の実施の形態による半導体装置を示す平
面図である。
FIG. 14 is a plan view showing a semiconductor device according to a fourth embodiment.

【図15】第1の変形例による半導体装置を示す正面図
である。
FIG. 15 is a front view showing a semiconductor device according to a first modification.

【図16】第2の変形例による半導体装置を示す電気回
路図である。
FIG. 16 is an electric circuit diagram showing a semiconductor device according to a second modification.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の金属板 2,11,22,42 フレキシブル基板 2A,11A,12A ベースフィルム 2B,12B 金属箔(配線パターン) 2C,12C 金属箔 2D,2E,12D,12E カバーレイフィルム(保
護膜) 3 第2の金属板 4,28A〜33A,47A〜52A IGBT(半導
体素子) 7,34,53 ゲート抵抗(電子素子) 11B,11C 金属箔(金属薄膜) 12 他のフレキシブル基板 21,41 金属基板(第1の金属板) 23,43 P相バスバ(金属体) 24 N相バスバ(金属体) 25,44 U相バスバ(金属体) 26,45 V相バスバ(金属体) 27,46 W相バスバ(金属体) 22B,42C 配線パターン 61 有機薄型絶縁層
1 First metal plate 2, 11, 22, 42 Flexible substrate 2A, 11A, 12A Base film 2B, 12B Metal foil (wiring pattern) 2C, 12C Metal foil 2D, 2E, 12D, 12E Coverlay film (protective film) 3 Second metal plate 4, 28A to 33A, 47A to 52A IGBT (semiconductor element) 7, 34, 53 Gate resistance (electronic element) 11B, 11C Metal foil (metal thin film) 12 Other flexible substrates 21, 41 Metal substrate (First metal plate) 23, 43 P-phase bus bar (metal body) 24 N-phase bus bar (metal body) 25, 44 U-phase bus bar (metal body) 26, 45 V-phase bus bar (metal body) 27, 46 W phase Bus bar (metal body) 22B, 42C Wiring pattern 61 Organic thin insulating layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田島 豊 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内 (72)発明者 鈴木 直 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内 Fターム(参考) 5F036 AA01 BB05 BC05 BC06 BC23 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yutaka Tajima 1370 Onna, Atsugi-shi, Kanagawa Prefecture Inside Unisia Gex Co., Ltd. Term (reference) 5F036 AA01 BB05 BC05 BC06 BC23

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の金属板上に有機薄型絶縁層による
フレキシブル基板を設け、該フレキシブル基板上に第2
の金属板を設け、該第2の金属板の表面には該第2の金
属板と電気的に接続した状態で大電力を扱う半導体素子
を実装し、かつ前記第1の金属板を高電位端子または低
電位端子に接続すると共に、前記第2の金属板を高電位
端子、低電位端子、出力端子のいずれかに接続する構成
としてなる半導体装置。
1. A flexible substrate made of an organic thin insulating layer is provided on a first metal plate, and a second substrate is provided on the flexible substrate.
A semiconductor element for handling a large amount of power is mounted on the surface of the second metal plate while being electrically connected to the second metal plate, and the first metal plate is placed at a high potential. A semiconductor device configured to be connected to a terminal or a low-potential terminal and to connect the second metal plate to one of a high-potential terminal, a low-potential terminal, and an output terminal.
【請求項2】 前記フレキシブル基板上には前記第2の
金属板を設けている領域以外の部分に、前記半導体素子
に接続される配線パターンを形成し、または電子素子の
実装を行う構成としてなる請求項1に記載の半導体装
置。
2. A structure in which a wiring pattern connected to the semiconductor element is formed on a portion of the flexible substrate other than a region where the second metal plate is provided, or an electronic element is mounted. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】 前記第1の金属板と第2の金属板との間
の前記フレキシブル基板は、有機薄型絶縁層によるベー
スフィルムのみを有し、または該ベースフィルムに加え
て該ベースフィルムの表面と裏面の少なくとも一方に金
属薄膜を有する構成とし、 前記第1の金属板のうち前記フレキシブル基板を設けて
いる領域以外の部分には、前記フレキシブル基板とは異
なる構成からなる他のフレキシブル基板を設け、 該他のフレキシブル基板上には前記半導体素子に接続さ
れる配線パターンを形成し、または電子素子の実装を行
う構成としてなる請求項1に記載の半導体装置。
3. The flexible substrate between the first metal plate and the second metal plate has only a base film made of an organic thin insulating layer, or has a surface of the base film in addition to the base film. And a structure having a metal thin film on at least one of the back surface and a portion of the first metal plate other than the region where the flexible substrate is provided, provided with another flexible substrate having a configuration different from that of the flexible substrate. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a wiring pattern connected to the semiconductor element is formed on the other flexible substrate, or an electronic element is mounted.
【請求項4】 前記フレキシブル基板に設けた前記第2
の金属板は複数の金属体によって構成し、前記半導体素
子は該複数の金属体の表面に別個の半導体素子としてそ
れぞれを実装し、前記各金属体は高電位端子、低電位端
子、出力端子のいずれかに接続し、前記各別個の半導体
素子のコレクタまたはドレインを当該各半導体素子を実
装している金属体にそれぞれ接続し、前記各別個の半導
体素子のエミッタまたはソースを電気的に対応する他の
金属体のいずれかにそれぞれ接続し、該各別個の半導体
素子がHブリッジ回路または3相インバータのスイッチ
ング素子としてそれぞれ機能する構成である請求項1,
2または3に記載の半導体装置。
4. The second substrate provided on the flexible substrate.
The metal plate is composed of a plurality of metal bodies, the semiconductor elements are mounted as separate semiconductor elements on the surfaces of the plurality of metal bodies, and each metal body has a high potential terminal, a low potential terminal, and an output terminal. The collector or drain of each of the individual semiconductor elements is connected to a metal body on which the semiconductor element is mounted, and the emitter or source of each of the individual semiconductor elements is electrically connected. And each of the separate semiconductor elements functions as an H-bridge circuit or a switching element of a three-phase inverter, respectively.
4. The semiconductor device according to 2 or 3.
【請求項5】 前記第1の金属板を高電位端子または低
電位端子に接続し、前記各半導体素子のエミッタまたは
ソースのうち電気的に対応する端子を該第1の金属板に
接続する構成としてなる請求項4に記載の半導体装置。
5. A structure in which the first metal plate is connected to a high-potential terminal or a low-potential terminal, and an electrically corresponding terminal among emitters or sources of the semiconductor elements is connected to the first metal plate. The semiconductor device according to claim 4, wherein:
【請求項6】 前記第1の金属板の裏面に有機薄型絶縁
層を設けてなる請求項5に記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein an organic thin insulating layer is provided on a back surface of said first metal plate.
【請求項7】 前記半導体素子は、絶縁ゲート型バイポ
ーラトランジスタまたはMOSトランジスタである請求
項1,2,3,4,5または6に記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor element is an insulated gate bipolar transistor or a MOS transistor.
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