JP2011259622A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce surge and noise in a semiconductor device having a semiconductor element that penetrates a substrate to be fixed to the substrate.SOLUTION: On the surface of a substrate B, capacitors C1, C2 and Ca and switching elements S1 and S2 are mounted, and a wiring W1 for connecting a drain terminal Td1 of the switching element S1 and the one-ends of the capacitors C1 and Ca with an output terminal To, and a wiring W2 for connecting a source terminal Ts2 of the switching element S2 and the other ends of the capacitors C1, C2 and Ca with a ground terminal GND, are formed. In the wiring W2, a via VA1 that penetrates from the surface to the rear surface of the substrate B to electrically connect the surface and the rear surface of the substrate B with each other is formed in the vicinity of the other end of the capacitor Ca. On the rear surface of the substrate B, a wiring W5 that includes the formation point of the via VA1 as one end and the source terminal Ts2 of the switching element S2 as the other end, is formed so as to bypass an insulating region formed around the terminals of the switching elements S1 and S2.

Description

本発明は、基板上に半導体素子が設けられる半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device in which a semiconductor element is provided on a substrate.

従来、図9(a)に示すように、リアクトルL1、コンデンサC1、およびスイッチ素子S1,S2を備えた昇圧チョッパ装置101が知られている。リアクトルL1は、一端が直流電源V1に接続され、他端がスイッチ素子S1を介して出力端子Toに接続されるとともにスイッチ素子S2を介して接地されている。またコンデンサC1は、一端が出力端子Toに接続され、他端が接地されている。またスイッチ素子S1,S2はMOSFETで構成されている。   Conventionally, as shown in FIG. 9A, a boost chopper device 101 including a reactor L1, a capacitor C1, and switch elements S1 and S2 is known. Reactor L1 has one end connected to DC power supply V1, the other end connected to output terminal To via switch element S1, and grounded via switch element S2. The capacitor C1 has one end connected to the output terminal To and the other end grounded. The switch elements S1 and S2 are constituted by MOSFETs.

このように構成された昇圧チョッパ装置101においては、スイッチ素子S1とスイッチ素子S2とを交互にオン/オフさせて、電源電圧より高い電圧を出力端子Toに発生させることができる。すなわち、まずスイッチ素子S2をオンすると、リアクトルL1に磁気エネルギーが蓄積される。その後にスイッチ素子S2をオフすると、リアクトルL1に蓄積された磁気エネルギーにより、リアクトルL1とスイッチ素子S2との接続点での電圧が上昇し、コンデンサC1に電荷が蓄積される。この動作を繰り返すことにより、出力端子Toの電圧(以下、出力電圧ともいう)が上昇する。   In the step-up chopper device 101 configured as described above, the switch element S1 and the switch element S2 can be alternately turned on / off to generate a voltage higher than the power supply voltage at the output terminal To. That is, when the switch element S2 is first turned on, magnetic energy is accumulated in the reactor L1. Thereafter, when the switch element S2 is turned off, the magnetic energy stored in the reactor L1 increases the voltage at the connection point between the reactor L1 and the switch element S2, and charges are stored in the capacitor C1. By repeating this operation, the voltage at the output terminal To (hereinafter also referred to as output voltage) increases.

なおコンデンサC1は、出力電圧のリップルを十分抑えるために、静電容量が大きいものが用いられる。これにより、コンデンサC1の体格が大きくなるために、コンデンサC1は、スイッチ素子S1,S2から離して配置される。このため、スイッチ素子S1とコンデンサC1との間の配線に寄生するインダクタンス成分Laが大きくなる。   The capacitor C1 has a large capacitance in order to sufficiently suppress the ripple of the output voltage. Thereby, since the physique of capacitor C1 becomes large, capacitor C1 is arranged away from switch elements S1 and S2. For this reason, the inductance component La parasitic on the wiring between the switch element S1 and the capacitor C1 increases.

ところで、大きな静電容量を有するコンデンサとして、一般にフィルムコンデンサまたは電解コンデンサが用いられる。これらのコンデンサは、静電容量が大きいほどコンデンサの端子およびコンデンサの内部電極に寄生するインダクタンス成分Lcが大きくなることが知られている。すなわち、出力電圧の平滑能力を重視し、大きな静電容量のものを平滑コンデンサとして用いると、寄生インダクタンス成分La,Lcが増大する。   By the way, a film capacitor or an electrolytic capacitor is generally used as a capacitor having a large capacitance. It is known that these capacitors have a larger inductance component Lc parasitic to the capacitor terminal and the capacitor internal electrode as the capacitance increases. That is, if the smoothing ability of the output voltage is emphasized and a capacitor having a large capacitance is used as the smoothing capacitor, the parasitic inductance components La and Lc increase.

そして、寄生インダクタンス成分La,Lcの増大により、以下の二つの問題が発生する。
第1の問題は、スイッチ素子S2のターンオフ時とターンオン時に、スイッチ素子S1,S2の電圧定格を超えるサージ電圧が発生し、スイッチ素子S1,S2が破壊されてしまうことである。
The following two problems occur due to the increase of the parasitic inductance components La and Lc.
The first problem is that a surge voltage exceeding the voltage rating of the switch elements S1 and S2 is generated when the switch element S2 is turned off and on, and the switch elements S1 and S2 are destroyed.

すなわち、スイッチ素子S2のターンオフ時には、スイッチ素子S2のオン時にスイッチ素子S2に流れていたリアクトル電流ILが瞬時にスイッチ素子S1へ転流される。このため、図9(b)に示すように、スイッチ素子S2のターンオフの瞬間に、スイッチ素子S1の並列ダイオードD1に流れる電流Iの時間勾配(dI/dt)1(以下、電流勾配(dI/dt)1という)が大きくなる。図9(b)は、スイッチ素子S2のターンオフ・ターンオン時に、図9(a)のスイッチ素子S2と寄生インダクタンス成分Laとの接続点T1を流れる電流を示す図である。 That is, when the switch element S2 is turned off, the reactor current I L flowing in the switch element S2 when the switch element S2 is turned on is instantaneously commutated to the switch element S1. For this reason, as shown in FIG. 9B, the time gradient (dI / dt) 1 of the current I flowing through the parallel diode D1 of the switch element S1 (hereinafter referred to as current gradient (dI / dt) 1 ) becomes larger. FIG. 9B is a diagram illustrating a current flowing through the connection point T1 between the switch element S2 and the parasitic inductance component La in FIG. 9A when the switch element S2 is turned off and turned on.

そして、並列ダイオードDaに流れる電流Iの変動成分IripはコンデンサC1に流れるため、電流Iの変動成分Iripは寄生インダクタンス成分La,Lcを通過することになる。したがって、スイッチ素子S2のターンオフ時に発生する大きな電流勾配(dI/dt)1が寄生インダクタンス成分La,Lcにかかる。これにより、スイッチ素子S2の寄生容量と寄生インダクタンス成分La,Lcとの間で共振する。このため、図10(a)に示すように、接続点T1において電圧変動が発生し、この電圧変動の極大値として、下式(1)で表されるサージ電圧VS1が発生する。図10(a)はスイッチ素子S2のターンオフによる接続点T1における電圧と電流の変動を示す図である。 Since the fluctuation component Irip of the current I flowing through the parallel diode Da flows through the capacitor C1, the fluctuation component Irip of the current I passes through the parasitic inductance components La and Lc. Therefore, a large current gradient (dI / dt) 1 generated when the switch element S2 is turned off is applied to the parasitic inductance components La and Lc. Thereby, resonance occurs between the parasitic capacitance of the switching element S2 and the parasitic inductance components La and Lc. For this reason, as shown in FIG. 10A, a voltage fluctuation occurs at the connection point T1, and a surge voltage V S1 represented by the following expression (1) is generated as a maximum value of the voltage fluctuation. FIG. 10A is a diagram showing fluctuations in voltage and current at the connection point T1 due to turn-off of the switch element S2.

また、スイッチ素子S2のターンオンにおいても同様の問題が発生する。ターンオン時にスイッチ素子S1の並列ダイオードD1に流れる電流Iの時間勾配(dI/dt)2(以下、電流勾配(dI/dt)2という)は負の値となるため(図9(b)を参照)、図10(b)に示すように、ターンオンの瞬間に、接続点T1における電圧は、下式(2)で表される振幅V’ S2で負側に振れ、その後、スイッチ素子S2の寄生容量と寄生インダクタンス成分Laとの間で共振する。このため、接続点T1において電圧変動が発生し、この電圧変動の極大値として、下式(2)で表されるサージ電圧VS2が発生する。図10(b)はスイッチ素子S2のターンオンによる接続点T1における電圧と電流の変化を示す図である。 The same problem occurs when the switch element S2 is turned on. Since the time gradient (dI / dt) 2 (hereinafter referred to as current gradient (dI / dt) 2 ) of the current I flowing through the parallel diode D1 of the switch element S1 at the time of turn-on becomes a negative value (see FIG. 9B). As shown in FIG. 10B, at the moment of turn-on, the voltage at the connection point T1 swings to the negative side with the amplitude V ′ S2 expressed by the following equation (2), and then the parasitic of the switch element S2 Resonance occurs between the capacitance and the parasitic inductance component La. For this reason, voltage fluctuation occurs at the connection point T1, and a surge voltage V S2 represented by the following equation (2) is generated as the maximum value of the voltage fluctuation. FIG. 10B is a diagram showing changes in voltage and current at the connection point T1 due to turn-on of the switch element S2.

第2の問題は、電流勾配(dI/dt)1および電流勾配(dI/dt)2により接続点T1で発生した電圧変動が出力端子Toに現れることで、出力電圧にノイズが発生し、出力電圧の品質が低下することである。 The second problem is that the voltage fluctuation generated at the connection point T1 due to the current gradient (dI / dt) 1 and the current gradient (dI / dt) 2 appears at the output terminal To, and noise is generated in the output voltage. The quality of the voltage is reduced.

接続点T1におけるサージを十分平滑できる静電容量を有するコンデンサをコンデンサC1として用いたとしても、寄生インダクタンス成分La,Lcにより接続点T1における電圧変動が分圧されるため、ターンオン・ターンオフ時に出力端子Toに現れるノイズ電圧の極大値Vn1,Vn2は下式(3),(4)で表される。 Even if a capacitor having a capacitance capable of sufficiently smoothing the surge at the connection point T1 is used as the capacitor C1, voltage fluctuations at the connection point T1 are divided by the parasitic inductance components La and Lc. The maximum values V n1 and V n2 of the noise voltage appearing at To are expressed by the following equations (3) and (4).

すなわち、寄生インダクタンス成分Lcの増大により出力端子Toに現れるノイズ電圧の極大値Vn1,Vn2が大きくなり、出力電圧の品質が低下する。 That is, the maximum values V n1 and V n2 of the noise voltage appearing at the output terminal To increase due to the increase of the parasitic inductance component Lc, and the quality of the output voltage decreases.

以上のように、出力電圧の平滑能力を確保するためにコンデンサC1の静電容量を大きくすると、接続点T1に現れるサージ電圧、および出力端子Toに現れるノイズ電圧が増大するという問題が発生する。   As described above, when the capacitance of the capacitor C1 is increased in order to ensure the smoothing ability of the output voltage, there arises a problem that the surge voltage appearing at the connection point T1 and the noise voltage appearing at the output terminal To increase.

このような問題を解決するために、図11(a)に示すように、コンデンサC1よりスイッチ素子S1に近くなるように、コンデンサC1より静電容量の小さい表面実装のコンデンサCaを並列に配置し、スイッチ素子S1,S2とコンデンサCaとから形成されるループ線路RL11を絶縁層を介して対向させるように配線する技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。   In order to solve such a problem, as shown in FIG. 11A, a surface mount capacitor Ca having a capacitance smaller than that of the capacitor C1 is arranged in parallel so as to be closer to the switch element S1 than the capacitor C1. A technique is known in which a loop line RL11 formed of switch elements S1, S2 and a capacitor Ca is arranged to face each other through an insulating layer (see, for example, Patent Document 1).

スイッチ素子S2のターンオフ・ターンオン時の電流勾配(dI/dt)1,(dI/dt)2は瞬間的に発生するため、この瞬間の電流が流す電荷は少ない。このため、コンデンサCaの静電容量が小さくても、サージ電流を吸収することができる。また、この瞬間以外の出力電流リップルはコンデンサC1で吸収されるため、コンデンサC1として、電流リップルを十分に吸収できる静電容量のコンデンサを用いることにより出力電圧の電圧平滑能力を確保することができる。 Since the current gradients (dI / dt) 1 and (dI / dt) 2 at the time of turn-off and turn-on of the switch element S2 are instantaneously generated, the electric current flowing through the current at this moment is small. For this reason, even if the capacitance of the capacitor Ca is small, the surge current can be absorbed. Since the output current ripple other than this moment is absorbed by the capacitor C1, the voltage smoothing capability of the output voltage can be ensured by using a capacitor having a capacitance that can sufficiently absorb the current ripple as the capacitor C1. .

さらに、コンデンサCaとして、寄生インダクタンスの小さい表面実装のコンデンサ(例えば、積層セラミックコンデンサ)を用いることで寄生インダクタンス成分Lcを低減させる。また、絶縁層を介して対向させた線路により寄生インダクタンス成分Laを低減させる。そして、スイッチ素子S2のターンオフ・ターンオン時に接続点T1において発生するサージ電圧VS1,VS2は、上式(1),(2)で表されるため、寄生インダクタンス成分La,Lcの低減により、サージ電圧を小さくすることができる。 Furthermore, the parasitic inductance component Lc is reduced by using a surface-mounted capacitor (for example, a multilayer ceramic capacitor) having a small parasitic inductance as the capacitor Ca. Further, the parasitic inductance component La is reduced by the lines opposed via the insulating layer. Since the surge voltages V S1 and V S2 generated at the connection point T1 when the switch element S2 is turned off and turned on are expressed by the above equations (1) and (2), the parasitic inductance components La and Lc are reduced. Surge voltage can be reduced.

また、接続点T1において発生する電圧については、寄生インダクタンス成分La,Lcに加え、コンデンサCaとコンデンサC1との間の配線に寄生するインダクタンス成分LbとコンデンサC1の寄生インダクタンス成分Ldによって電圧変動が分圧されるため、ターンオン・ターンオフ時に出力端子Toに現れるノイズ電圧の極大値Vn1,Vn2は下式(5),(6)で表される。 In addition to the parasitic inductance components La and Lc, the voltage generated at the connection point T1 is divided by the inductance component Lb parasitic on the wiring between the capacitor Ca and the capacitor C1 and the parasitic inductance component Ld of the capacitor C1. Therefore, the maximum values V n1 and V n2 of the noise voltage appearing at the output terminal To at turn-on and turn-off are expressed by the following equations (5) and (6).

なお、式(5),(6)中の記号「//」はインピーダンスの並列接続を表す記号であり、下式(7)で定義される。 In addition, the symbol “//” in the equations (5) and (6) is a symbol representing the parallel connection of impedance, and is defined by the following equation (7).

ここで、式(5),(6)において共通にかかる因子gを下式(8)で定義すると、式(5),(6)は下式(9),(10)で表される。 Here, when the factor g commonly applied to the equations (5) and (6) is defined by the following equation (8), the equations (5) and (6) are represented by the following equations (9) and (10).

そして、式(8)で表される因子gを展開すると、下式(11)が得られる。 Then, when the factor g represented by the equation (8) is expanded, the following equation (11) is obtained.

ここで、コンデンサC1の静電容量が大きいため、上述の理由から寄生インダクタンス成分Lb,Ldが寄生インダクタンス成分La,Lcに比べて十分大きくなり、下式(12)で表される関係が成り立つ。 Here, since the capacitance of the capacitor C1 is large, the parasitic inductance components Lb and Ld are sufficiently larger than the parasitic inductance components La and Lc for the above-described reason, and the relationship expressed by the following expression (12) is established.

そして、上式(11)に上式(12)を適用すると、下式(13)が得られる。 Then, when the above equation (12) is applied to the above equation (11), the following equation (13) is obtained.

したがって、ターンオン・ターンオフ時に出力端子Toに現れるノイズ電圧の極大値Vn1,Vn2は下式(14),(15)で表される。 Therefore, the maximum values V n1 and V n2 of the noise voltage appearing at the output terminal To at turn-on and turn-off are expressed by the following equations (14) and (15).

上式(14),(15)に示すように、寄生インダクタンス成分Lcの低減によりノイズ電圧を小さくすることができるとともに、寄生インダクタンス成分Lbを寄生インダクタンス成分Ldより十分大きくすることにより、ノイズ電圧をさらに小さくすることができる。 As shown in the above equations (14) and (15), the noise voltage can be reduced by reducing the parasitic inductance component Lc, and the noise voltage can be reduced by making the parasitic inductance component Lb sufficiently larger than the parasitic inductance component Ld. It can be further reduced.

そして、上記特許文献1に記載の技術では、図11(a)に記載の回路を絶縁層を介して金属ベース板の上に配置するとともに、図11(a)に記載のループ線路RL11が金属ベース板を通って上記回路と対向するようにループ線路RL11を形成することにより、寄生インダクタンス成分Laを低減させる。また、コンデンサCaに表面実装部品を用いることで寄生インダクタンス成分Lcを低減させる。また、コンデンサC1を金属ベース板の外に配置することで寄生インダクタンス成分Lbを増大させる。これらにより、サージ電圧とノイズ電圧の両方について大きな低減効果を得ることができる。   And in the technique of the said patent document 1, while arrange | positioning the circuit shown to Fig.11 (a) on a metal base board through an insulating layer, loop line RL11 as shown to Fig.11 (a) is metal. The parasitic inductance component La is reduced by forming the loop line RL11 so as to face the circuit through the base plate. Further, the parasitic inductance component Lc is reduced by using a surface mount component for the capacitor Ca. Further, the parasitic inductance component Lb is increased by disposing the capacitor C1 outside the metal base plate. As a result, a great reduction effect can be obtained for both the surge voltage and the noise voltage.

特開2007−318911号公報JP 2007-318911 A

ところで、上記特許文献1に記載の技術では、ループ線路RL11を、絶縁層を挟んで上記回路と対向するように形成する必要がある。このため、スイッチ素子S1,S2として用いられる半導体素子は基板面に実装されなければならない。   By the way, in the technique described in Patent Document 1, it is necessary to form the loop line RL11 so as to face the circuit with the insulating layer interposed therebetween. For this reason, the semiconductor elements used as the switch elements S1 and S2 must be mounted on the substrate surface.

しかし、比較的大きな電力を変換するチョッパ回路用の半導体素子では、素子内部の発熱をヒートシンクを用いて放熱させる必要がある。このため、ヒートシンクの取り付けが困難な表面実装のパッケージを用いることが難しい。   However, in a semiconductor element for a chopper circuit that converts relatively large electric power, it is necessary to dissipate heat generated in the element using a heat sink. For this reason, it is difficult to use a surface-mount package in which it is difficult to attach a heat sink.

すなわち、図11(b)に示すように、ヒートシンクHSに接着するための半導体素子SDとしては、基板Bを貫通する足により基板面に垂直に立てた形で固定するパッケージが用いられる。このように基板を貫通する足を持つ半導体素子SDでは、基板面に接続した足の周囲の絶縁性を確保する必要があるため、半導体素子SDの直下で対向する線路を形成することができず、サージおよびノイズを低減することができないという問題があった。   That is, as shown in FIG. 11B, as the semiconductor element SD for bonding to the heat sink HS, a package is used that is fixed in a form standing upright on the substrate surface by a leg that penetrates the substrate B. In this way, in the semiconductor element SD having the legs penetrating the substrate, it is necessary to ensure the insulation around the legs connected to the substrate surface, and therefore it is not possible to form the opposing line directly under the semiconductor element SD. There was a problem that surge and noise could not be reduced.

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、基板を貫通して基板に固定する半導体素子を備えた半導体装置において、サージおよびノイズを低減させる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a technique for reducing surge and noise in a semiconductor device including a semiconductor element that penetrates and is fixed to a substrate.

上記目的を達成するためになされた請求項1に記載の半導体装置は、基板上に半導体素子が設けられる半導体装置であって、基板を貫通して設置される第1端子と、第1端子とは異なる第2端子とを有し、第1端子と第2端子との間を、電気的に絶縁した状態、および電気的に導通した状態の何れか一方に切り換える第1半導体スイッチ素子と、第2端子と電気的に接続される第3端子と、グランドに接続されるとともに基板を貫通して設置される第4端子とを有し、第3端子と第4端子との間を、電気的に絶縁した状態、および電気的に導通した状態の何れか一方に切り換える第2半導体スイッチ素子と、一端が第1端子に接続されるとともに他端が第4端子に接続される第1コンデンサを備える。   The semiconductor device according to claim 1, which has been made to achieve the above object, is a semiconductor device in which a semiconductor element is provided on a substrate, and includes a first terminal installed through the substrate, a first terminal, Having a second terminal different from each other, and a first semiconductor switching element that switches between the first terminal and the second terminal in an electrically insulated state or an electrically conductive state, A third terminal that is electrically connected to the two terminals, and a fourth terminal that is connected to the ground and that is installed through the substrate, and is electrically connected between the third terminal and the fourth terminal. A second semiconductor switching element that switches to one of an insulated state and an electrically conductive state, and a first capacitor having one end connected to the first terminal and the other end connected to the fourth terminal. .

そして、第1コンデンサよりも静電容量が小さい表面実装型の第2コンデンサについて、その一端が第1端子に接続されるとともに他端が第4端子に接続される。さらに、第1端子から第2コンデンサを通って第4端子に至る第1電流経路は、第1端子から第1コンデンサを通って第4端子に至る第2電流経路よりも、第1半導体スイッチ素子および第2半導体スイッチ素子から近くなるように形成される。   And about the surface mount type 2nd capacitor whose electrostatic capacity is smaller than the 1st capacitor, the one end is connected to the 1st terminal, and the other end is connected to the 4th terminal. Furthermore, the first current path from the first terminal to the fourth terminal through the second capacitor is more than the second current path from the first terminal to the fourth terminal through the first capacitor. And it forms so that it may become near from the 2nd semiconductor switch element.

なお、第1半導体スイッチ素子および第2半導体スイッチ素子のスイッチング動作により、電流勾配が瞬間的に発生する。しかし、この瞬間の電流が流す電荷は少ないため、静電容量が小さい表面実装型の第2コンデンサによりサージ電流を吸収することができる。さらに、この瞬間以外の出力電流リップルは第1コンデンサにより吸収されるため、第1コンデンサとして、電流リップルを十分に吸収できる静電容量のコンデンサを用いることにより電圧平滑能力を確保することができる。   A current gradient is instantaneously generated by the switching operation of the first semiconductor switch element and the second semiconductor switch element. However, since the electric current that flows at this moment is small, the surge current can be absorbed by the surface mount type second capacitor having a small capacitance. Furthermore, since the output current ripple other than this moment is absorbed by the first capacitor, the voltage smoothing capability can be ensured by using a capacitor having a capacitance that can sufficiently absorb the current ripple as the first capacitor.

さらに、第2コンデンサとして、寄生インダクタンスの小さい表面実装型のコンデンサを用いているために、第2コンデンサの寄生インダクタンス成分を低減させることができ、サージ電流およびノイズを小さくすることができる。   Further, since the surface mount type capacitor having a small parasitic inductance is used as the second capacitor, the parasitic inductance component of the second capacitor can be reduced, and the surge current and noise can be reduced.

そして、第1電流経路上において、基板を貫通して基板の表面側と裏面側とを電気的に接続するヴィアが設けられ、基板において、第1電流経路が形成されている面とは反対側の面上に、第1半導体スイッチ素子および第2半導体スイッチ素子の周辺の絶縁領域を囲むようにして、ヴィアから第1端子または第4端子に至る第3電流経路が形成される。   On the first current path, vias that penetrate the substrate and electrically connect the front surface side and the back surface side of the substrate are provided, and the substrate has a side opposite to the surface on which the first current path is formed. A third current path from the via to the first terminal or the fourth terminal is formed on the surface so as to surround the insulating regions around the first semiconductor switch element and the second semiconductor switch element.

これにより、第1端子から第4端子に至る電流経路において、第1電流経路と第3電流経路とで構成される並列配線が得られる。このため、例えば、第1電流経路による配線インダクタンスと、第3電流経路による配線インダクタンスとを等しくすれば、第3電流経路がなく第1電流経路のみの場合と比較して、第2コンデンサを通る電流経路の配線インダクタンスを半減することができる。   Thereby, in the current path from the first terminal to the fourth terminal, a parallel wiring constituted by the first current path and the third current path is obtained. For this reason, for example, if the wiring inductance by the first current path is equal to the wiring inductance by the third current path, the second capacitor passes through the second capacitor as compared with the case of only the first current path without the third current path. The wiring inductance of the current path can be halved.

したがって、第1半導体スイッチ素子および第2半導体スイッチ素子を基板面に実装することなく、第2コンデンサを通る電流経路の配線インダクタンスを低減することが可能となり、サージ電流をさらに小さくすることができる。   Therefore, the wiring inductance of the current path passing through the second capacitor can be reduced without mounting the first semiconductor switch element and the second semiconductor switch element on the substrate surface, and the surge current can be further reduced.

また、請求項1に記載の半導体装置において、請求項2に記載のように、第3電流経路は、少なくとも一部が、第1電流経路と基板を挟んで対向するとともに、対向している部分において、電流が流れる方向が第1電流経路と第3電流経路とで逆方向になるように形成されるようにするとよい。   Further, in the semiconductor device according to claim 1, as described in claim 2, at least a part of the third current path is opposed to the first current path with the substrate interposed therebetween, and is also opposed to the third current path. In the above, it is preferable that the first current path and the third current path are formed in opposite directions in which the current flows.

このように構成された半導体装置によれば、第1電流経路と第3電流経路とが対向する領域では、磁場を打ち消しあうように電流が流れるため、この対向領域での第2コンデンサを通る電流経路の配線インダクタンスを低減することができる。   According to the semiconductor device configured as described above, in the region where the first current path and the third current path face each other, the current flows so as to cancel the magnetic field. Therefore, the current passing through the second capacitor in the facing region The wiring inductance of the path can be reduced.

また、請求項1または請求項2に記載の半導体装置において、請求項3に記載のように、基板の面上において第1コンデンサと第2コンデンサとを通って形成される第1ループ配線により囲まれる領域の面積は、基板の面上において第1電流経路および第3電流経路を通って形成される第2ループ配線により囲まれる領域の面積よりも大きく、第1ループ配線が形成されている面の上下に配置されている配線層において、第1ループ配線と対向する領域に、グランド配線が存在しないようにするとよい。   Also, in the semiconductor device according to claim 1 or 2, as described in claim 3, the semiconductor device is surrounded by a first loop wiring formed through the first capacitor and the second capacitor on the surface of the substrate. The area of the region to be formed is larger than the area of the region surrounded by the second loop wiring formed through the first current path and the third current path on the surface of the substrate, and the surface on which the first loop wiring is formed In the wiring layers arranged above and below, it is preferable that no ground wiring exists in a region facing the first loop wiring.

このように構成された半導体装置によれば、第1コンデンサと第2コンデンサとの間の配線インダクタンスが、第2コンデンサを通る電流経路の配線インダクタンスよりも十分小さくなるため、ノイズ電圧を小さくすることができる。   According to the semiconductor device configured as described above, the wiring inductance between the first capacitor and the second capacitor is sufficiently smaller than the wiring inductance of the current path passing through the second capacitor, so that the noise voltage can be reduced. Can do.

また、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の半導体装置において、請求項4に記載のように、第1電流経路と第3電流経路は、第1電流経路と第3電流経路とが第1端子と第4端子とを結ぶ直線に対して線対称となる部分が存在するように形成されるようにするとよい。   Further, in the semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, as described in claim 4, the first current path and the third current path are the first current path and the third current path. Are preferably formed so that there is a portion that is line-symmetric with respect to a straight line connecting the first terminal and the fourth terminal.

このように構成された半導体装置によれば、第1電流経路と第3電流経路とが第1端子と第4端子とを結ぶ直線に対して線対称となる部分が多くなるほど、第1電流経路と第3電流経路との配線形状の類似度が高くなり、第1電流経路による配線インダクタンスと第3電流経路による配線インダクタンスとの差を小さくすることができる。そして、第1電流経路による配線インダクタンスと第3電流経路による配線インダクタンスとを等しくすることができれば、第3電流経路がなく第1電流経路のみの場合と比較して、第2コンデンサを通る電流経路の配線インダクタンスを半減することができる。   According to the semiconductor device configured as described above, the first current path is increased as the number of portions in which the first current path and the third current path are symmetrical with respect to the straight line connecting the first terminal and the fourth terminal increases. And the third current path have a similar degree of wiring shape, and the difference between the wiring inductance by the first current path and the wiring inductance by the third current path can be reduced. If the wiring inductance due to the first current path and the wiring inductance due to the third current path can be made equal, the current path passing through the second capacitor compared to the case where there is no third current path and only the first current path is present. The wiring inductance can be halved.

また、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の半導体装置において、請求項5に記載のように、第2半導体スイッチ素子のターンオフおよびターンオンに伴う第3端子の電圧が最大電圧の10%から90%まで変化する時間のうち長い方の時間をΔt、第2半導体スイッチ素子の動作時に第1半導体スイッチ素子および第2半導体スイッチ素子に流れる最大電流をIp、第1半導体スイッチ素子および第2半導体スイッチ素子の最大定格のうち、低い方の電圧をVabs、第2半導体スイッチ素子の動作時に第1半導体スイッチ素子にかかる最大電圧をVm、第2コンデンサの静電容量をCaとして、第2コンデンサの静電容量は、下式(36)を満たすようにするとよい。   Further, in the semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, as described in claim 5, the voltage at the third terminal associated with turn-off and turn-on of the second semiconductor switch element is a maximum voltage. The longer time of the time varying from 10% to 90% is Δt, the maximum current flowing through the first semiconductor switch element and the second semiconductor switch element during the operation of the second semiconductor switch element is Ip, and the first semiconductor switch element and Of the maximum ratings of the second semiconductor switch element, Vabs is the lower voltage, Vm is the maximum voltage applied to the first semiconductor switch element during operation of the second semiconductor switch element, and Ca is the capacitance of the second capacitor. The capacitance of the two capacitors may satisfy the following formula (36).

このように構成された半導体装置によれば、第1半導体スイッチ素子および第2半導体スイッチ素子のスイッチング動作による瞬時電流が流す電荷を第2コンデンサが充電することができ、瞬時電流による電圧を十分に平滑することができる。 According to the semiconductor device configured as described above, the second capacitor can be charged with the electric charge caused by the instantaneous current due to the switching operation of the first semiconductor switch element and the second semiconductor switch element, and the voltage due to the instantaneous current can be sufficiently increased. It can be smoothed.

昇圧チョッパ装置1の配線インダクタンスとコンデンサの寄生インダクタンスを含む回路図、および表面配線と裏面配線を示す図である。FIG. 2 is a circuit diagram including a wiring inductance of the boost chopper device 1 and a parasitic inductance of a capacitor, and a diagram showing a front surface wiring and a back surface wiring. 昇圧チョッパ装置1の表面配線および裏面配線を示す図である。It is a figure which shows the surface wiring and back surface wiring of the pressure | voltage rise chopper apparatus. 端子Td1から端子Ts2に至る電流経路を模式的に示す図、および電流経路の等価構造を示す図である。It is a figure which shows typically the electric current path from terminal Td1 to terminal Ts2, and a figure which shows the equivalent structure of an electric current path. スイッチ素子S2のターンオフ・ターンオン時に接続点T1を流れる電流を示す図である。It is a figure which shows the electric current which flows through the connection point T1 at the time of turn-off and turn-on of switch element S2. 降圧チョッパ装置11の回路図、および表面配線と裏面配線を示す図である。It is a circuit diagram of the step-down chopper device 11, and a diagram showing a front surface wiring and a back surface wiring. 昇降圧コンバータ装置21の回路図、および表面配線と裏面配線を示す図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a step-up / down converter device 21 and a diagram showing a front surface wiring and a back surface wiring. モータインバータ装置31の回路図、および表面配線と裏面配線を示す図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a motor inverter device 31 and a diagram showing a front surface wiring and a back surface wiring. 別の実施形態の裏面配線を示す図である。It is a figure which shows the back surface wiring of another embodiment. 昇圧チョッパ装置101の配線インダクタンスとコンデンサの寄生インダクタンスを含む回路図、およびスイッチ素子S2のターンオフ・ターンオン時に接続点T1を流れる電流を示す図である。It is a circuit diagram including the wiring inductance of the boost chopper device 101 and the parasitic inductance of the capacitor, and a diagram showing the current flowing through the connection point T1 when the switch element S2 is turned off and turned on. スイッチ素子S2のターンオフ・ターンオンによる接続点T1における電圧と電流の変動を示す図である。It is a figure which shows the fluctuation | variation of the voltage and electric current in the connection point T1 by the turn-off and turn-on of switch element S2. 特許文献1に記載の技術を示す回路図、およびヒートシンクHSに接着する半導体素子SDを示す図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a technique described in Patent Document 1, and a diagram showing a semiconductor element SD bonded to a heat sink HS.

(第1実施形態)
以下に本発明の第1実施形態を図面とともに説明する。
図1(a)は、本実施形態の昇圧チョッパ装置1の構成を示す回路図である。図1(b)は、昇圧チョッパ装置1の表面配線を示す図である。図1(c)は、昇圧チョッパ装置1の裏面配線を示す図である。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1A is a circuit diagram showing a configuration of a boost chopper device 1 of the present embodiment. FIG. 1B is a diagram showing the surface wiring of the step-up chopper device 1. FIG. 1C is a diagram illustrating the backside wiring of the boost chopper device 1.

昇圧チョッパ装置1は、図1(a)に示すように、リアクトルL1、コンデンサC1,C2,Ca、およびスイッチ素子S1,S2を備えている。
なおコンデンサC1は、電源を十分に平滑することができるように、静電容量が大きいものが用いられている。またコンデンサCaは、コンデンサC1より静電容量の小さい表面実装コンデンサである。またスイッチ素子S1,S2は、Nチャネル型の電界効果トランジスタである。
As shown in FIG. 1A, the boost chopper device 1 includes a reactor L1, capacitors C1, C2, Ca, and switch elements S1, S2.
The capacitor C1 has a large capacitance so that the power supply can be sufficiently smoothed. The capacitor Ca is a surface mount capacitor having a smaller capacitance than the capacitor C1. The switch elements S1 and S2 are N-channel field effect transistors.

これらのうちスイッチ素子S1は、ドレインが出力端子Toに接続されるとともに、ソースがスイッチ素子S2のドレインに接続されている。またスイッチ素子S2は、ドレインがスイッチ素子S1のソースに接続されるとともに、ソースが接地されている。   Among these, the switch element S1 has a drain connected to the output terminal To and a source connected to the drain of the switch element S2. The switch element S2 has a drain connected to the source of the switch element S1 and a source grounded.

またコンデンサCaは、一端がコンデンサC1とスイッチ素子S1との接続点に接続されるとともに、他端が接地されている。またコンデンサC1は、一端が出力端子ToとコンデンサCaとの接続点に接続されるとともに、他端が接地されている。   The capacitor Ca has one end connected to a connection point between the capacitor C1 and the switch element S1, and the other end grounded. The capacitor C1 has one end connected to a connection point between the output terminal To and the capacitor Ca and the other end grounded.

またリアクトルL1は、一端が直流電源V1に接続されるとともに、他端がスイッチ素子S1とスイッチ素子S2との接続点に接続されている。
またコンデンサC2は、一端が直流電源V1とリアクトルL1との接続点に接続されるとともに、他端が接地されている。
Reactor L1 has one end connected to DC power supply V1 and the other end connected to a connection point between switch element S1 and switch element S2.
Capacitor C2 has one end connected to the connection point between DC power supply V1 and reactor L1, and the other end grounded.

このように構成された昇圧チョッパ装置1においては、スイッチ素子S1とスイッチ素子S2とを交互にオン/オフさせて、出力端子Toに電源電圧より高い電圧を発生させることができる。すなわち、まずスイッチ素子S2をオンすると、リアクトルL1に磁気エネルギーが蓄積される。その後にスイッチ素子S2をオフすると、リアクトルL1に蓄積された磁気エネルギーにより、リアクトルL1とスイッチ素子S2との接続点での電圧が上昇し、コンデンサC1に電荷が蓄積される。この動作を繰り返すことにより、出力端子Toの電圧(以下、出力電圧ともいう)が上昇する。   In the step-up chopper device 1 configured as described above, the switch element S1 and the switch element S2 can be alternately turned on / off to generate a voltage higher than the power supply voltage at the output terminal To. That is, when the switch element S2 is first turned on, magnetic energy is accumulated in the reactor L1. Thereafter, when the switch element S2 is turned off, the magnetic energy stored in the reactor L1 increases the voltage at the connection point between the reactor L1 and the switch element S2, and charges are stored in the capacitor C1. By repeating this operation, the voltage at the output terminal To (hereinafter also referred to as output voltage) increases.

図1(b)に示すように、昇圧チョッパ装置1の部品を実装する基板Bの表面上には、コンデンサC1,C2,Caとスイッチ素子S1,S2が実装されるとともに、入力端子Tiと出力端子Toとグランド端子GNDが設けられる。   As shown in FIG. 1B, capacitors C1, C2, Ca and switch elements S1, S2 are mounted on the surface of the substrate B on which components of the boost chopper device 1 are mounted, and input terminals Ti and outputs are mounted. A terminal To and a ground terminal GND are provided.

さらに、基板Bの表面上には、スイッチ素子S1のドレイン端子Td1とコンデンサC1,Caの一端を出力端子Toに接続するための配線W1と、スイッチ素子S2のソース端子Ts2とコンデンサC1,C2,Caの他端をグランド端子GNDに接続するための配線W2と、スイッチ素子S1のソース端子Ts1をスイッチ素子S2のドレイン端子Td2に接続するための配線W3と、入力端子TiとコンデンサC2の一端とを接続するための配線W4とが形成される。なお、スイッチ素子S1,S2はそれぞれゲート端子Tg1,Tg2に電圧を印加することによりオン/オフする。   Further, on the surface of the substrate B, the drain terminal Td1 of the switch element S1 and the wiring W1 for connecting one end of the capacitors C1 and Ca to the output terminal To, the source terminal Ts2 of the switch element S2 and the capacitors C1, C2, A wiring W2 for connecting the other end of Ca to the ground terminal GND, a wiring W3 for connecting the source terminal Ts1 of the switch element S1 to the drain terminal Td2 of the switch element S2, an input terminal Ti and one end of the capacitor C2 And a wiring W4 for connecting the two. The switch elements S1, S2 are turned on / off by applying a voltage to the gate terminals Tg1, Tg2, respectively.

さらに、配線W2において、コンデンサCaの他端の近傍に、基板Bの表面から裏面に貫通して、基板Bの表面と裏面とを電気的に接続するヴィアVA1が形成される。また、配線W3,W4において、リアクトルL1の端部と接続するための接続端子TLが設けられている。すなわち、リアクトルL1の一端を配線W3の接続端子TLに接続するとともにリアクトルL1の他端を配線W4の接続端子TLに接続することにより、配線W3と配線W4とがリアクトルL1を介して電気的に接続される。   Further, in the wiring W2, a via VA1 that penetrates from the front surface to the back surface of the substrate B and electrically connects the front surface and the back surface of the substrate B is formed near the other end of the capacitor Ca. In addition, a connection terminal TL for connecting to the end of the reactor L1 is provided in the wirings W3 and W4. That is, by connecting one end of the reactor L1 to the connection terminal TL of the wiring W3 and connecting the other end of the reactor L1 to the connection terminal TL of the wiring W4, the wiring W3 and the wiring W4 are electrically connected via the reactor L1. Connected.

そして、図1(c)に示すように、基板Bの裏面上には、ヴィアVA1の形成箇所を一端としスイッチ素子S2のソース端子Ts2を他端として、スイッチ素子S1,S2の端子周りに形成される絶縁領域を迂回するようにして設けられた配線W5が形成される。また、スイッチ素子S1,S2に対向するようにしてヒートシンクHSが配置される。   Then, as shown in FIG. 1C, on the back surface of the substrate B, the via VA1 is formed at one end and the source terminal Ts2 of the switch element S2 is formed at the other end around the terminals of the switch elements S1 and S2. Wiring W5 provided so as to bypass the insulating region to be formed is formed. A heat sink HS is disposed so as to face the switch elements S1 and S2.

上記の配線W1,W2,W3,W5により、以下の線路F1,F2,F3が形成される。
図2(a)は、リアクトルL1、コンデンサC2、および直流電源V1を除いた昇圧チョッパ装置1の表面配線を示す図である。図2(b)は、図2(a)に示す昇圧チョッパ装置1の裏面配線を示す図である。
The following lines F1, F2, and F3 are formed by the wirings W1, W2, W3, and W5.
FIG. 2A is a diagram showing the surface wiring of the step-up chopper device 1 excluding the reactor L1, the capacitor C2, and the DC power source V1. FIG. 2B is a diagram showing the backside wiring of the boost chopper device 1 shown in FIG.

まず線路F1は、図2(a)に示すように、スイッチ素子S1のドレイン端子Td1からコンデンサCaの一端に至る配線W1上の経路である。なお、線路F1をできる限り短くするために、コンデンサCaの一端は、スイッチ素子S1のドレイン端子Td1の近傍に配置されている。   First, the line F1 is a path on the wiring W1 from the drain terminal Td1 of the switch element S1 to one end of the capacitor Ca, as shown in FIG. In order to make the line F1 as short as possible, one end of the capacitor Ca is arranged in the vicinity of the drain terminal Td1 of the switch element S1.

また線路F2は、コンデンサCaの他端からスイッチ素子S2のソース端子Ts2に至る配線W2上の経路である。なお、配線W2とスイッチ素子S1,S2との絶縁の確保が可能な範囲で線路F2が最短となるように、配線W2の形状が決定されている。   The line F2 is a path on the wiring W2 from the other end of the capacitor Ca to the source terminal Ts2 of the switch element S2. The shape of the wiring W2 is determined so that the line F2 is the shortest within a range in which the insulation between the wiring W2 and the switch elements S1 and S2 can be ensured.

また線路F3は、ヴィアVA1からスイッチ素子S2のソース端子Ts2に至る配線W5上の経路である。なお、スイッチ素子S1,S2の端子周りに形成された絶縁領域を挟んで線路F1と線路F3とが互いに略対称となるように、配線W1,W2,W5の形状が決定されている。   The line F3 is a path on the wiring W5 from the via VA1 to the source terminal Ts2 of the switch element S2. The shapes of the wirings W1, W2, and W5 are determined so that the line F1 and the line F3 are substantially symmetric with respect to the insulating region formed around the terminals of the switch elements S1 and S2.

上記のように線路F1,F2,F3が形成されることにより、ドレイン端子Td1に発生した電流勾配が形成する瞬時電流は、ドレイン端子Td1→線路F1→コンデンサCa→ヴィアVA1の経路で流れた後に、ヴィアVA1から線路F2と線路F3とに分割して流れる。   By forming the lines F1, F2, and F3 as described above, the instantaneous current formed by the current gradient generated at the drain terminal Td1 flows through the path of the drain terminal Td1, the line F1, the capacitor Ca, and the via VA1. , Flows from the via VA1 divided into the line F2 and the line F3.

図3(a)は、ドレイン端子Td1からソース端子Ts2に至る電流経路を模式的に示す図である。図3(b)は、図3(a)の電流経路の等価構造を示す図である。
図3(a)に示すように、ドレイン端子Td1からヴィアVA1に至る経路を経路R1、ヴィアVA1から線路F3を通りソース端子Ts2に至る経路のうち経路R1と対向する部分を経路R2、ヴィアVA1から線路F2を通りソース端子Ts2に至る経路を経路R3、ヴィアVA1から線路F3を通りソース端子Ts2に至る経路のうち経路R1と対向しない部分を経路R4とする。
FIG. 3A is a diagram schematically showing a current path from the drain terminal Td1 to the source terminal Ts2. FIG. 3B is a diagram showing an equivalent structure of the current path of FIG.
As shown in FIG. 3A, a route from the drain terminal Td1 to the via VA1 is a route R1, and a portion of the route from the via VA1 through the line F3 to the source terminal Ts2 that is opposed to the route R1 is a route R2, via VA1. A path from the line F2 to the source terminal Ts2 is defined as a path R3, and a path from the via VA1 through the line F3 to the source terminal Ts2 that does not face the path R1 is defined as a path R4.

また、時計回りに流れる電流を正とするとともに、経路R1を流れる電流値をI1(=I)、経路R2を流れる電流値をI2、経路R3を流れる電流値をI3、経路R4を流れる電流値をI4とする。 Further, the current flowing clockwise is positive, the current value flowing through the path R1 is I 1 (= I), the current value flowing through the path R2 is I 2 , the current value flowing through the path R3 is I 3 , and the path R4 is The value of the flowing current is I 4 .

ここで、スイッチ素子S2のターンオン・ターンオフ時において瞬間的な電流の時間勾配(以下、電流勾配という)が加わったときに配線に流れる電流を考慮すると、このような瞬時電流は、コンデンサC1を通る経路には殆ど流れない。コンデンサC1とコンデンサCaとの間の配線インダクタンスLb(図1を参照)が大きいためである。   Here, considering the current flowing through the wiring when an instantaneous current time gradient (hereinafter referred to as current gradient) is applied when the switch element S2 is turned on / off, such instantaneous current passes through the capacitor C1. Almost no flow in the path. This is because the wiring inductance Lb (see FIG. 1) between the capacitor C1 and the capacitor Ca is large.

したがって、経路R1、R2、R3、R4、およびコンデンサCaを通る経路に全ての瞬時電流が流れると近似すると、下式(16)で表される関係が成り立つ。   Therefore, when it is approximated that all instantaneous currents flow through the paths R1, R2, R3, R4 and the path passing through the capacitor Ca, the relationship expressed by the following equation (16) is established.

次に、線路Rn(n=1,2,3,4)に流れる電流が作り出すベクトルポテンシャルAn(n=1,2,3,4)は、線路Rnに流れる電流値In(n=1,2,3,4)に比例するため、下式(17)で表される。 Next, the vector potential A n (n = 1,2,3,4) to create the current flowing through the line Rn (n = 1, 2, 3, 4), the current value I n (n = 1 flowing through the line Rn , 2, 3, 4) and is represented by the following formula (17).

さらに、線路を線で近似し、ドレイン端子Td1から線路沿いに時計回りにとった線路長パラメータをxとする。そして、各線路Rn上の点xにおいて、線路Rnに沿って時計回りに単位ベクトルe(x)をとると、線路Rnの電流ベクトルIn(x)は、下式(18)で表される。 Further, the line is approximated by a line, and a line length parameter taken clockwise along the line from the drain terminal Td1 is x. Then, when the unit vector e (x) is taken clockwise along the line Rn at the point x on each line Rn, the current vector I n (x) of the line Rn is expressed by the following equation (18). .

また、線路Rnに寄生するインダクタンスにより線路Rn内に蓄えられるエネルギーEnは、式(17),(18)を用いて下式(19)で表される。 The energy E n to be stored in the line due to the inductance parasitic on line Rn Rn has the formula (17), represented by the following formula (19) using (18).

ここで、線路R1と線路R2とは、絶縁層を介して基板面に垂直な方向で対向している。このため、電流量が等しい電流が互いに逆方向に流れることでベクトルポテンシャルを打ち消しあう。I1=―I2の時にA1+A2=0となるため、線路R1と線路R2間のベクトルポテンシャルの係数α1、α2は、下式(20)で表される。 Here, the line R1 and the line R2 are opposed to each other in a direction perpendicular to the substrate surface via an insulating layer. For this reason, the vector potentials cancel each other because currents having the same amount of current flow in opposite directions. Since A 1 + A 2 = 0 when I 1 = −I 2 , the coefficients α 1 and α 2 of the vector potential between the line R1 and the line R2 are expressed by the following equation (20).

そして、式(20)を式(19)に代入すると、下式(21)が得られる。 Then, substituting equation (20) into equation (19) yields the following equation (21).

ここで、線路R1と線路R2は基板面に垂直な方向で接近して対向しているため、線路R1と線路R2の線路長パラメータxの範囲は互いに等しいことに注意する。 Here, since the line R1 and the line R2 are close to each other in the direction perpendicular to the substrate surface, the ranges of the line length parameters x of the line R1 and the line R2 are equal to each other.

そして、式(21)を用いて、線路R1〜R4の全線路におけるエネルギーEは、下式(22)で表される。   And the energy E in all the lines of line R1-R4 is represented by the following Formula (22) using Formula (21).

ここで、線路R1と線路R3とを結合した線路R13には電流I3が流れ、ベクトルポテンシャルの係数としてα13が発生していると仮定すると、ベクトルポテンシャルは内部の各線路Rnが生み出すポテンシャルの総和であるので、下式(23)が成り立つ。 Here, if it is assumed that a current I 3 flows through the line R13 obtained by connecting the line R1 and the line R3 and α 13 is generated as a coefficient of the vector potential, the vector potential is a potential generated by each internal line Rn. Since it is the sum, the following equation (23) is established.

そして、式(23)を式(22)に代入すると、下式(24)が得られる。 Then, substituting equation (23) into equation (22) yields the following equation (24).

このとき、線路R13の自己インダクタンスをL13、線路R4の自己インダクタンスをL4、線路R13と線路R4の相互インダクタンスをMとすると、下式(25)で表される関係が成り立つ。 At this time, when the self-inductance of the line R13 is L 13 , the self-inductance of the line R4 is L 4 , and the mutual inductance of the line R13 and the line R4 is M, the relationship expressed by the following equation (25) is established.

そして、式(25)を式(24)に代入すると、下式(26)が得られる。 Then, substituting equation (25) into equation (24) yields the following equation (26).

ここで、線路R13と線路R4は、スイッチ素子S1,S2の端子周りに形成された絶縁領域を迂回するようにして互いに略対称となるように形成されている。このため、自己インダクタンスL13と自己インダクタンスL4が略等しく、両者の値がLであるとすると、下式(27)が得られる。 Here, the line R13 and the line R4 are formed so as to be substantially symmetrical with each other so as to bypass the insulating regions formed around the terminals of the switch elements S1 and S2. For this reason, when the self-inductance L13 and the self-inductance L4 are substantially equal and the value of both is L, the following equation (27) is obtained.

ここで、電流I3,I4は、式(16)を満たしながら、全線路のエネルギーEが最小となるように流れる。このため、式(27)で表されるエネルギーEが最小となる電流I3,I4は、下式(28)で表される。 Here, the currents I 3 and I 4 flow so as to minimize the energy E of all lines while satisfying the equation (16). For this reason, the currents I 3 and I 4 at which the energy E represented by the equation (27) is minimized are represented by the following equation (28).

したがって、図3(a)に示す電流経路は等価的に、図3(b)に示すように、ドレイン端子Td1からソース端子Ts2に至る線路R13と、ドレイン端子Td1からソース端子Ts2に至る線路R4とから構成される構造と一致する。すなわち、ドレイン端子Td1からソース端子Ts2までコンデンサCaを介して最短で結ぶ従来の線路R13のみの電流経路と比較して、線路R13と線路R4とで電流が等しく分割される分、ドレイン端子Td1に誘導される電圧が小さくなる。 Accordingly, the current paths shown in FIG. 3A are equivalently, as shown in FIG. 3B, a line R13 extending from the drain terminal Td1 to the source terminal Ts2, and a line R4 extending from the drain terminal Td1 to the source terminal Ts2. And a structure composed of That is, compared to the current path of only the conventional line R13 that is connected from the drain terminal Td1 to the source terminal Ts2 through the capacitor Ca in the shortest, the current is equally divided between the line R13 and the line R4. The induced voltage is reduced.

なお、配線インダクタンスLa1は自己インダクタンスL13であり、配線インダクタンスLa2は自己インダクタンスL4である。そして、線路R13と線路R4は上記絶縁領域の分だけ離れているため、線路R13と線路R4の相互インダクタンスMは十分小さいと近似することができる。このため、上述のように、自己インダクタンスL13と自己インダクタンスL4が略等しく、両者の値がLである。したがって、配線インダクタンスLa1と配線インダクタンスLa2の合成インダクタンスLaは(L/2)になる。 The wiring inductance La1 is a self-inductance L 13, the wiring inductance La2 is a self-inductance L 4. Since the line R13 and the line R4 are separated by the insulating region, it can be approximated that the mutual inductance M between the line R13 and the line R4 is sufficiently small. For this reason, as described above, the self-inductance L13 and the self-inductance L4 are substantially equal, and both values are L. Therefore, the combined inductance La of the wiring inductance La1 and the wiring inductance La2 is (L / 2).

ここで、線路R2が線路R1と垂直方向に対向しない場合には、線路R4は線路R13に比べて線路R1と線路R2の自己インダクタンスの分だけ大きくなる。但し、線路R1と線路R2を短くすることにより、自己インダクタンスL13と自己インダクタンスL4が近似的に略等しくなる。しかし、配線インダクタンスLa1と配線インダクタンスLa2の合成インダクタンスをより低減するためには、線路R1と線路R2とを垂直方向に対向させることが望ましい。 Here, when the line R2 does not oppose the line R1 in the vertical direction, the line R4 becomes larger than the line R13 by the self-inductance of the line R1 and the line R2. However, by shortening the line R1 and the line R2, the self-inductance L 13 and self-inductance L 4 is equal substantially approximately. However, in order to further reduce the combined inductance of the wiring inductance La1 and the wiring inductance La2, it is desirable that the line R1 and the line R2 face each other in the vertical direction.

次に、図2(a)に示すように、コンデンサC1,Caと、コンデンサC1,Ca間の配線とで形成されるループ線路RL1に囲まれる領域の面積SL1が、線路F2,F3で形成されるループ線路RL2に囲まれる領域の面積SL2よりも大きい。また、ループ線路RL1の上下にはグランド配線層を配置していない。   Next, as shown in FIG. 2A, an area SL1 of a region surrounded by the loop line RL1 formed by the capacitors C1 and Ca and the wiring between the capacitors C1 and Ca is formed by the lines F2 and F3. Is larger than the area SL2 of the region surrounded by the loop line RL2. Further, no ground wiring layer is disposed above and below the loop line RL1.

ここで、ループ線路の自己インダクタンスはループ線路が囲む領域の面積に比例することが一般的に知られている。したがって、線路13と線路R4を直列に接続した線路のインピーダンス(La1+La2≒2L)は、ループ線路RL2の面積SL2に比例する。このため、比例定数κを用いて、下式(29)が得られる。   Here, it is generally known that the self-inductance of the loop line is proportional to the area of the region surrounded by the loop line. Therefore, the impedance (La1 + La2≈2L) of the line connecting the line 13 and the line R4 in series is proportional to the area SL2 of the loop line RL2. Therefore, the following equation (29) is obtained using the proportionality constant κ.

ここで、上述のように、配線インダクタンスLa1と配線インダクタンスLa2の合成インダクタンスLaは(L/2)に近似できるため、合成インダクタンスLaは下式(30)で表される。 Here, as described above, since the combined inductance La of the wiring inductance La1 and the wiring inductance La2 can be approximated to (L / 2), the combined inductance La is expressed by the following equation (30).

さらに、上述のように、ループ線路RL1の下層にはグランド配線層を存在しないため、ループ線路RL1のインダクタンスLbは、ループ線路RL2と同じ比例定数κを用いて、下式(31)で表される。 Furthermore, as described above, since there is no ground wiring layer below the loop line RL1, the inductance Lb of the loop line RL1 is expressed by the following equation (31) using the same proportionality constant κ as the loop line RL2. The

ここで、式(30)と式(31)とを比較すると、ループ線路RL1の面積SL1がループ線路RL2の面積SL2に等しい場合であっても、インダクタンスLbはインダクタンスLaの4倍の値を得ることができる。そして、上述のように、面積SL1は面積SL2よりも大きいため、Lb>>Laを実現できる、すなわちインダクタンスLbをインダクタンスLaよりも十分大きくすることができる。 Here, when Expression (30) is compared with Expression (31), even when the area SL1 of the loop line RL1 is equal to the area SL2 of the loop line RL2, the inductance Lb is four times the value of the inductance La. be able to. As described above, since the area SL1 is larger than the area SL2, Lb >> La can be realized, that is, the inductance Lb can be made sufficiently larger than the inductance La.

次に、コンデンサCaの静電容量の設定方法を説明する。図4は、スイッチ素子S2のターンオフ・ターンオン時にスイッチ素子S1と寄生インダクタンスLa1,La2との接続点T1(図1を参照)を流れる電流を示す図である。   Next, a method for setting the capacitance of the capacitor Ca will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating a current flowing through a connection point T1 (see FIG. 1) between the switch element S1 and the parasitic inductances La1 and La2 when the switch element S2 is turned off and turned on.

図4に示すように、スイッチ素子S2のターンオフ・ターンオン時には接続点T1に高い電流勾配が瞬間的に発生する。このような瞬時電流は上述のようにコンデンサCaに流れて、コンデンサCaが充電される。したがって、コンデンサCaは、スイッチ素子S2のターンオフ・ターンオン時に瞬時電流が流す電荷Q1,Q2を充電した場合に電圧を十分に平滑化する必要がある。すなわち、サージ電圧の許容値をVsとすると、コンデンサCaの静電容量は、下式(32)を満たす必要がある。   As shown in FIG. 4, when the switch element S2 is turned off and turned on, a high current gradient is instantaneously generated at the connection point T1. Such an instantaneous current flows to the capacitor Ca as described above, and the capacitor Ca is charged. Therefore, the capacitor Ca is required to sufficiently smooth the voltage when the charges Q1 and Q2 through which an instantaneous current flows when the switch element S2 is turned off and turned on are charged. That is, when the allowable value of the surge voltage is Vs, the capacitance of the capacitor Ca needs to satisfy the following expression (32).

また、コンデンサCaに電荷Q1,Q2が充電されて上昇する電圧がサージ電圧の許容値の10%以下であるためには、コンデンサCaの静電容量は、下式(33)を満たす必要がある。 Further, in order that the voltage that rises when the capacitor Ca is charged with the charges Q1 and Q2 is 10% or less of the allowable value of the surge voltage, the capacitance of the capacitor Ca needs to satisfy the following equation (33). .

ここで、ターンオフもしくはターンオンのスイッチングにかかる時間のうち、長い方の時間をΔt、リアクトルL1に流れる最大電流をIp、素子の耐圧をVabs、スイッチ素子S1にかかる最大電圧をVmとすると、下式(34),(35)で表される関係が得られる。 Here, if the longer time of the turn-off or turn-on switching time is Δt, the maximum current flowing through the reactor L1 is Ip, the breakdown voltage of the element is Vabs, and the maximum voltage applied to the switch element S1 is Vm, The relationship represented by (34), (35) is obtained.

そして、式(34),(35)を式(33)に代入すると、コンデンサCaについての望ましい静電容量の条件として、下式(36)が得られる。 Then, when Expressions (34) and (35) are substituted into Expression (33), the following Expression (36) is obtained as a desirable capacitance condition for the capacitor Ca.

これにより、スイッチ素子S1,S2のスイッチング動作による瞬時電流が流す電荷をコンデンサCaが充電することができ、瞬時電流による電圧を十分に平滑することができる。 As a result, the capacitor Ca can be charged with the electric charge caused by the instantaneous current due to the switching operation of the switch elements S1 and S2, and the voltage due to the instantaneous current can be sufficiently smoothed.

表1に、本実施形態の昇圧チョッパ装置1の動作条件と、コンデンサCaの容量値を示す。   Table 1 shows the operating conditions of the boost chopper device 1 of the present embodiment and the capacitance value of the capacitor Ca.

このように構成された昇圧チョッパ装置1は、基板Bを貫通して設置されるドレイン端子Td1とソース端子Ts1とを有し、ドレイン端子Td1とソース端子Ts1との間を、電気的に絶縁した状態、および電気的に導通した状態の何れか一方に切り換えるスイッチ素子S1と、ソース端子Ts1と電気的に接続されるドレイン端子Td2と、グランドに接続されるとともに基板Bを貫通して設置されるソース端子Ts2とを有し、ドレイン端子Td2とソース端子Ts2との間を、電気的に絶縁した状態、および電気的に導通した状態の何れか一方に切り換えるスイッチ素子S2と、一端がドレイン端子Td1に接続されるとともに他端がソース端子Ts2に接続されるコンデンサC1を備える。 The step-up chopper device 1 configured as described above has a drain terminal Td1 and a source terminal Ts1 installed through the substrate B, and electrically insulates between the drain terminal Td1 and the source terminal Ts1. A switching element S1 that switches to one of a state and an electrically conductive state, a drain terminal Td2 that is electrically connected to the source terminal Ts1, and a grounding and penetrating the substrate B. A switching element S2 having a source terminal Ts2 and switching between the drain terminal Td2 and the source terminal Ts2 to one of an electrically insulated state and an electrically conductive state, and one end of which is a drain terminal Td1 And a capacitor C1 having the other end connected to the source terminal Ts2.

そして、コンデンサC1よりも静電容量が小さい表面実装型のコンデンサCaについて、その一端がドレイン端子Td1に接続されるとともに他端がソース端子Ts2に接続される。さらに、ドレイン端子Td1からコンデンサCaを通ってソース端子Ts2に至る電流経路(以下、第1電流経路という。線路F1+線路F2が第1電流経路に相当する。)は、ドレイン端子Td1からコンデンサC1を通ってソース端子Ts2に至る電流経路(以下、第2電流経路という)よりも、スイッチ素子S1,S2から近くなるように形成される。   And about the surface mount type capacitor | condenser Ca whose electrostatic capacitance is smaller than the capacitor | condenser C1, the one end is connected to the drain terminal Td1, and the other end is connected to the source terminal Ts2. Furthermore, a current path from the drain terminal Td1 through the capacitor Ca to the source terminal Ts2 (hereinafter referred to as a first current path; the line F1 + line F2 corresponds to the first current path) connects the capacitor C1 from the drain terminal Td1. It is formed so as to be closer to the switch elements S1 and S2 than a current path (hereinafter referred to as a second current path) passing through to the source terminal Ts2.

なお、スイッチ素子S1,S2のスイッチング動作により、電流勾配が瞬間的に発生する。しかし、この瞬間の電流が流す電荷は少ないため、静電容量が小さい表面実装型のコンデンサCaによりサージ電流を吸収することができる。さらに、この瞬間以外の出力電流リップルはコンデンサC1により吸収される。   A current gradient is instantaneously generated by the switching operation of the switch elements S1 and S2. However, since the electric current flowing at this moment is small, the surge current can be absorbed by the surface mount type capacitor Ca having a small capacitance. Further, the output current ripple other than this moment is absorbed by the capacitor C1.

さらに、寄生インダクタンスの小さい表面実装型のコンデンサCaを用いているために、コンデンサCaの寄生インダクタンス成分を低減させることができ、サージ電流およびノイズを小さくすることができる。   Furthermore, since the surface mount type capacitor Ca having a small parasitic inductance is used, the parasitic inductance component of the capacitor Ca can be reduced, and the surge current and noise can be reduced.

そして、第1電流経路上において、基板Bを貫通して基板Bの表面側と裏面側とを電気的に接続するヴィアVA1が設けられ、基板Bにおいて、第1電流経路が形成されている面とは反対側の面上に、スイッチ素子S1,S2の周辺の絶縁領域を囲むようにして、ヴィアVA1からソース端子Ts2に至る電流経路(以下、第3電流経路という。線路F3が第3電流経路に相当する。)が形成される。   On the first current path, a via VA1 that penetrates the substrate B and electrically connects the front surface side and the back surface side of the substrate B is provided, and the surface of the substrate B on which the first current path is formed. A current path (hereinafter referred to as a third current path) from the via VA1 to the source terminal Ts2 so as to surround an insulating region around the switch elements S1 and S2 on the surface opposite to the line F3. Corresponding) is formed.

これにより、ドレイン端子Td1からソース端子Ts2に至る電流経路において、第1電流経路と第3電流経路とで構成される並列配線が得られる。このため、例えば、第1電流経路による配線インダクタンスと、第3電流経路による配線インダクタンスとを等しくすれば、第3電流経路がなく第1電流経路のみの場合と比較して、コンデンサCaを通る電流経路の配線インダクタンスを半減することができる。   Thereby, in the current path from the drain terminal Td1 to the source terminal Ts2, a parallel wiring constituted by the first current path and the third current path is obtained. For this reason, for example, if the wiring inductance by the first current path is equal to the wiring inductance by the third current path, the current passing through the capacitor Ca is smaller than the case where there is no third current path and only the first current path. The wiring inductance of the path can be halved.

したがって、スイッチ素子S1,S2を基板面に実装することなく、コンデンサCaを通る電流経路の配線インダクタンスを低減することが可能となり、サージ電流をさらに小さくすることができる。   Therefore, it is possible to reduce the wiring inductance of the current path passing through the capacitor Ca without mounting the switch elements S1 and S2 on the substrate surface, and the surge current can be further reduced.

また、線路R1と線路R2とは基板Bを挟んで対向するとともに、対向している部分において、電流が流れる方向が逆方向になるように形成されている。これにより、線路R1と線路R2では磁場を打ち消しあうように電流が流れるため、コンデンサCaを通る電流経路の配線インダクタンスを低減することができる。   In addition, the line R1 and the line R2 are opposed to each other with the substrate B interposed therebetween, and the direction in which the current flows is opposite to the opposite part. As a result, the current flows so as to cancel the magnetic fields in the line R1 and the line R2, so that the wiring inductance of the current path passing through the capacitor Ca can be reduced.

また、基板Bの面上においてコンデンサC1とコンデンサCaとを通って形成されるループ線路RL1により囲まれる領域の面積SL1は、基板Bの面上において第1電流経路および第3電流経路を通って形成されるループ線路RL2により囲まれる領域の面積SL2よりも大きく、ループ線路RL1が形成されている面とは反対側の基板面上において、ループ線路RL1と対向する領域に、グランド配線が存在しない。   Further, the area SL1 of the region surrounded by the loop line RL1 formed through the capacitor C1 and the capacitor Ca on the surface of the substrate B passes through the first current path and the third current path on the surface of the substrate B. There is no ground wiring in a region facing the loop line RL1 on the substrate surface that is larger than the area SL2 of the region surrounded by the formed loop line RL2 and opposite to the surface on which the loop line RL1 is formed. .

これにより、コンデンサC1とコンデンサCaとの間の配線インダクタンスLbが、コンデンサCaを通る電流経路の配線インダクタンスLaよりも十分小さくなるため、ノイズ電圧を小さくすることができる。   Thereby, since the wiring inductance Lb between the capacitor C1 and the capacitor Ca is sufficiently smaller than the wiring inductance La of the current path passing through the capacitor Ca, the noise voltage can be reduced.

また、線路R13と線路R4は、ドレイン端子Td1とソース端子Ts2とを結ぶ直線に対して互いに略対称となるように形成されている。これにより、第1電流経路による配線インダクタンスと第3電流経路による配線インダクタンスとを略等しくすることができ、第3電流経路がなく第1電流経路のみの場合と比較して、コンデンサCaを通る電流経路の配線インダクタンスを略半減することができる。   The line R13 and the line R4 are formed so as to be substantially symmetrical with respect to a straight line connecting the drain terminal Td1 and the source terminal Ts2. As a result, the wiring inductance by the first current path and the wiring inductance by the third current path can be made substantially equal, and the current passing through the capacitor Ca can be compared to the case where there is no third current path and only the first current path. The wiring inductance of the path can be substantially halved.

以上説明した実施形態において、昇圧チョッパ装置1は本発明における半導体装置、ドレイン端子Td1は本発明における第1端子、ソース端子Ts1は本発明における第2端子、スイッチ素子S1は本発明における第1半導体スイッチ素子、ドレイン端子Td2は本発明における第3端子、ソース端子Ts2は本発明における第4端子、スイッチ素子S2は本発明における第2半導体スイッチ素子、コンデンサC1は本発明における第1コンデンサ、コンデンサCaは本発明における第2コンデンサ、ループ線路RL1は本発明における第1ループ配線、ループ線路RL2は本発明における第2ループ配線である。   In the embodiment described above, the step-up chopper device 1 is the semiconductor device according to the present invention, the drain terminal Td1 is the first terminal according to the present invention, the source terminal Ts1 is the second terminal according to the present invention, and the switch element S1 is the first semiconductor according to the present invention. The switch element and drain terminal Td2 are the third terminal in the present invention, the source terminal Ts2 is the fourth terminal in the present invention, the switch element S2 is the second semiconductor switch element in the present invention, and the capacitor C1 is the first capacitor and capacitor Ca in the present invention. Is the second capacitor in the present invention, the loop line RL1 is the first loop wiring in the present invention, and the loop line RL2 is the second loop wiring in the present invention.

(第2実施形態)
以下に本発明の第2実施形態を図面とともに説明する。
図5(a)は、本実施形態の降圧チョッパ装置11の構成を示す回路図である。図5(b)は、降圧チョッパ装置11の表面配線を示す図である。図5(c)は、降圧チョッパ装置11の裏面配線を示す図である。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 5A is a circuit diagram showing a configuration of the step-down chopper device 11 of the present embodiment. FIG. 5B is a diagram illustrating the surface wiring of the step-down chopper device 11. FIG. 5C is a diagram showing the back surface wiring of the step-down chopper device 11.

降圧チョッパ装置11は、図5(a)に示すように、リアクトルL11、コンデンサC11,C12,Cb、およびスイッチ素子S11,S12を備えている。
なおコンデンサC11,C12は平滑コンデンサであり、コンデンサCbは表面実装コンデンサである。またスイッチ素子S11,S12は、Nチャネル型の電界効果トランジスタである。
As shown in FIG. 5A, the step-down chopper device 11 includes a reactor L11, capacitors C11, C12, and Cb, and switch elements S11 and S12.
Capacitors C11 and C12 are smoothing capacitors, and capacitor Cb is a surface mount capacitor. The switch elements S11 and S12 are N-channel field effect transistors.

これらのうちリアクトルL11は、一端が出力端子Toに接続されるとともに、他端がスイッチ素子S11とスイッチ素子S12との接続点に接続されている。
またコンデンサC11は、一端がリアクトルL11と出力端子Toとの接続点に接続されるとともに、他端が接地されている。
Among these, the reactor L11 has one end connected to the output terminal To and the other end connected to a connection point between the switch element S11 and the switch element S12.
Capacitor C11 has one end connected to the connection point between reactor L11 and output terminal To, and the other end grounded.

またスイッチ素子S11は、ドレイン端子Td11が直流電源V11に接続されるとともに、ソース端子Ts11がスイッチ素子S2のドレイン端子Td12に接続されている。またスイッチ素子S12は、ドレイン端子Td12がスイッチ素子S11のソース端子Ts11に接続されるとともに、ソース端子Ts12が接地されている。   The switch element S11 has a drain terminal Td11 connected to the DC power source V11 and a source terminal Ts11 connected to the drain terminal Td12 of the switch element S2. In the switch element S12, the drain terminal Td12 is connected to the source terminal Ts11 of the switch element S11, and the source terminal Ts12 is grounded.

またコンデンサCbは、一端が直流電源V11とスイッチ素子S11との接続点に接続されるとともに、他端が接地されている。
またコンデンサC12は、一端が直流電源V11とコンデンサCbとの接続点に接続されるとともに、他端が接地されている。
The capacitor Cb has one end connected to a connection point between the DC power source V11 and the switch element S11 and the other end grounded.
The capacitor C12 has one end connected to a connection point between the DC power supply V11 and the capacitor Cb and the other end grounded.

このように構成された降圧チョッパ装置11においては、スイッチ素子S11とスイッチ素子S12とを交互にオン/オフさせて、出力端子Toに電源電圧より低い電圧を発生させることができる。すなわち、スイッチ素子S11がオフからオンに変化してから次にオフからオンに変化するまでの期間(以下、スイッチング周期という)に対する、スイッチ素子S11がオン状態である期間(以下、スイッチオン時間という)の比率を変化させ、スイッチング周期に対してスイッチオン時間を短くするほど、出力端子Toの電圧(出力電圧)を低下させることができる。なお、リアクトルL11およびコンデンサC11は、出力電圧を平滑化するための平滑回路を構成する。   In the step-down chopper device 11 configured as described above, the switch element S11 and the switch element S12 can be alternately turned on / off to generate a voltage lower than the power supply voltage at the output terminal To. That is, a period during which the switch element S11 is in an on state (hereinafter referred to as a switch on time) with respect to a period from when the switch element S11 is changed from off to on until the next change from off to on (hereinafter referred to as switching cycle) ) And the voltage at the output terminal To (output voltage) can be lowered as the switch-on time is shortened with respect to the switching period. Reactor L11 and capacitor C11 constitute a smoothing circuit for smoothing the output voltage.

図5(b)に示すように、降圧チョッパ装置11の部品を実装する基板Bの表面上には、コンデンサC11,C12,Cbとスイッチ素子S11,S12が実装されるとともに、入力端子Tiと出力端子Toとグランド端子GNDが設けられる。   As shown in FIG. 5B, capacitors C11, C12, Cb and switch elements S11, S12 are mounted on the surface of the substrate B on which the components of the step-down chopper device 11 are mounted, and the input terminal Ti and the output are output. A terminal To and a ground terminal GND are provided.

さらに、基板Bの表面上には、スイッチ素子S11のドレイン端子Td11とコンデンサC12,Cbの一端を入力端子Tiに接続するための配線W11と、スイッチ素子S12のソース端子Ts12とコンデンサC11,C12,Cbの他端をグランド端子GNDに接続するための配線W12と、スイッチ素子S11のソース端子Ts11をスイッチ素子S12のドレイン端子Td12に接続するための配線W13と、出力端子ToとコンデンサC11の一端とを接続するための配線W14とが形成される。   Furthermore, on the surface of the substrate B, the drain terminal Td11 of the switch element S11 and one end of the capacitors C12, Cb are connected to the input terminal Ti, the source terminal Ts12 of the switch element S12, the capacitors C11, C12, A wiring W12 for connecting the other end of Cb to the ground terminal GND, a wiring W13 for connecting the source terminal Ts11 of the switch element S11 to the drain terminal Td12 of the switch element S12, an output terminal To, and one end of the capacitor C11 And a wiring W14 for connecting the two.

さらに、配線W12において、コンデンサCaの他端の近傍に、基板Bの表面から裏面に貫通して、基板Bの表面と裏面とを電気的に接続するヴィアVA11が形成される。また、配線W13,W14において、リアクトルL11の端部と接続するための接続端子TLが設けられている。すなわち、リアクトルL11の一端を配線W13の接続端子TLに接続するとともにリアクトルL11の他端を配線W14の接続端子TLに接続することにより、配線W13と配線W14とがリアクトルL11を介して電気的に接続される。   Further, in the wiring W12, a via VA11 that penetrates from the front surface to the back surface of the substrate B and electrically connects the front surface and the back surface of the substrate B is formed near the other end of the capacitor Ca. In addition, a connection terminal TL for connecting to the end of the reactor L11 is provided in the wirings W13 and W14. That is, by connecting one end of the reactor L11 to the connection terminal TL of the wiring W13 and connecting the other end of the reactor L11 to the connection terminal TL of the wiring W14, the wiring W13 and the wiring W14 are electrically connected via the reactor L11. Connected.

そして、図5(c)に示すように、基板Bの裏面上には、ヴィアVA11の形成箇所を一端としスイッチ素子S12のソース端子Ts12を他端として、スイッチ素子S11,S12の端子周りに形成される絶縁領域を迂回するようにして設けられた配線W15が形成される。   Then, as shown in FIG. 5C, on the back surface of the substrate B, the via VA11 is formed at one end and the source terminal Ts12 of the switch element S12 is formed at the other end around the terminals of the switch elements S11 and S12. Wiring W15 provided so as to bypass the insulating region to be formed is formed.

このように構成された降圧チョッパ装置11は、基板Bを貫通して設置されるドレイン端子Td11とソース端子Ts11とを有し、ドレイン端子Td11とソース端子Ts11との間を、電気的に絶縁した状態、および電気的に導通した状態の何れか一方に切り換えるスイッチ素子S11と、ソース端子Ts11と電気的に接続されるドレイン端子Td12と、グランドに接続されるとともに基板Bを貫通して設置されるソース端子Ts12とを有し、ドレイン端子Td12とソース端子Ts12との間を、電気的に絶縁した状態、および電気的に導通した状態の何れか一方に切り換えるスイッチ素子S12と、一端がドレイン端子Td11に接続されるとともに他端がソース端子Ts12に接続されるコンデンサC12を備える。   The step-down chopper device 11 configured as described above has a drain terminal Td11 and a source terminal Ts11 installed through the substrate B, and electrically insulates between the drain terminal Td11 and the source terminal Ts11. A switching element S11 that switches to one of a state and an electrically conductive state; a drain terminal Td12 that is electrically connected to the source terminal Ts11; A switching element S12 having a source terminal Ts12 and switching between the drain terminal Td12 and the source terminal Ts12 to one of an electrically insulated state and an electrically conductive state, and one end of the drain terminal Td11. And a capacitor C12 having the other end connected to the source terminal Ts12.

そして、コンデンサC12よりも静電容量が小さい表面実装型のコンデンサCbについて、その一端がドレイン端子Td11に接続されるとともに他端がソース端子Ts12に接続される。さらに、ドレイン端子Td11からコンデンサCbを通ってソース端子Ts12に至る電流経路(以下、第1電流経路という)は、ドレイン端子Td11からコンデンサC12を通ってソース端子Ts12に至る電流経路(以下、第2電流経路という)よりも、スイッチ素子S11,S12から近くなるように形成される。   And about the surface mount type capacitor | condenser Cb whose electrostatic capacitance is smaller than the capacitor | condenser C12, the one end is connected to the drain terminal Td11, and the other end is connected to the source terminal Ts12. Furthermore, a current path (hereinafter referred to as a first current path) from the drain terminal Td11 through the capacitor Cb to the source terminal Ts12 is a current path (hereinafter referred to as a second current path) from the drain terminal Td11 through the capacitor C12 to the source terminal Ts12. It is formed so as to be closer to the switch elements S11 and S12 than the current path).

なお、スイッチ素子S11,S12のスイッチング動作により、電流勾配が瞬間的に発生する。しかし、この瞬間の電流が流す電荷は少ないため、静電容量が小さい表面実装型のコンデンサCbによりサージ電流を吸収することができる。さらに、この瞬間以外の出力電流リップルはコンデンサC12により吸収される。   A current gradient is instantaneously generated by the switching operation of the switch elements S11 and S12. However, since the electric current that flows at this moment is small, the surge current can be absorbed by the surface mount capacitor Cb having a small capacitance. Further, the output current ripple other than this moment is absorbed by the capacitor C12.

さらに、寄生インダクタンスの小さい表面実装型のコンデンサCbを用いているために、コンデンサCbの寄生インダクタンス成分を低減させることができ、サージ電流およびノイズを小さくすることができる。   Furthermore, since the surface-mounted capacitor Cb having a small parasitic inductance is used, the parasitic inductance component of the capacitor Cb can be reduced, and the surge current and noise can be reduced.

そして、第1電流経路上において、基板Bを貫通して基板Bの表面側と裏面側とを電気的に接続するヴィアVA11が設けられ、基板Bにおいて、第1電流経路が形成されている面とは反対側の面上に、スイッチ素子S11,S12の周辺の絶縁領域を囲むようにして、ヴィアVA11からソース端子Ts12に至る電流経路(以下、第3電流経路という)が形成される。   On the first current path, a via VA11 that penetrates the substrate B and electrically connects the front surface side and the back surface side of the substrate B is provided, and the surface of the substrate B on which the first current path is formed. A current path from the via VA11 to the source terminal Ts12 (hereinafter referred to as a third current path) is formed on the opposite surface to surround the insulating region around the switch elements S11 and S12.

これにより、ドレイン端子Td11からソース端子Ts12に至る電流経路において、第1電流経路と第3電流経路とで構成される並列配線が得られる。このため、例えば、第1電流経路による配線インダクタンスと、第3電流経路による配線インダクタンスとを等しくすれば、第3電流経路がなく第1電流経路のみの場合と比較して、コンデンサCbを通る電流経路の配線インダクタンスを半減することができる。   Thereby, in the current path from the drain terminal Td11 to the source terminal Ts12, a parallel wiring constituted by the first current path and the third current path is obtained. For this reason, for example, if the wiring inductance by the first current path and the wiring inductance by the third current path are made equal, the current passing through the capacitor Cb compared to the case where there is no third current path and only the first current path is present. The wiring inductance of the path can be halved.

したがって、スイッチ素子S11,S12を基板面に実装することなく、コンデンサCbを通る電流経路の配線インダクタンスを低減することが可能となり、サージ電流をさらに小さくすることができる。   Therefore, it is possible to reduce the wiring inductance of the current path passing through the capacitor Cb without mounting the switch elements S11 and S12 on the substrate surface, and the surge current can be further reduced.

以上説明した実施形態において、降圧チョッパ装置11は本発明における半導体装置、ドレイン端子Td11は本発明における第1端子、ソース端子Ts11は本発明における第2端子、スイッチ素子S11は本発明における第1半導体スイッチ素子、ドレイン端子Td12は本発明における第3端子、ソース端子Ts12は本発明における第4端子、スイッチ素子S12は本発明における第2半導体スイッチ素子、コンデンサC12は本発明における第1コンデンサ、コンデンサCbは本発明における第2コンデンサである。   In the embodiment described above, the step-down chopper device 11 is the semiconductor device according to the present invention, the drain terminal Td11 is the first terminal according to the present invention, the source terminal Ts11 is the second terminal according to the present invention, and the switch element S11 is the first semiconductor according to the present invention. The switch element and drain terminal Td12 are the third terminal in the present invention, the source terminal Ts12 is the fourth terminal in the present invention, the switch element S12 is the second semiconductor switch element in the present invention, and the capacitor C12 is the first capacitor and capacitor Cb in the present invention. Is a second capacitor in the present invention.

(第3実施形態)
以下に本発明の第3実施形態を図面とともに説明する。
図6(a)は、本実施形態の昇降圧コンバータ装置21の構成を示す回路図である。図6(b)は、昇降圧コンバータ装置21の表面配線を示す図である。図6(c)は、昇降圧コンバータ装置21の裏面配線を示す図である。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 6A is a circuit diagram showing a configuration of the buck-boost converter device 21 of the present embodiment. FIG. 6B is a diagram showing the surface wiring of the buck-boost converter device 21. FIG. 6C is a diagram showing the backside wiring of the buck-boost converter device 21.

昇降圧コンバータ装置21は、図6(a)に示すように、リアクトルL21、コンデンサC21,C22,Cc,Cd、およびスイッチ素子S21,S22,S23,S24を備えている。   As shown in FIG. 6A, the step-up / step-down converter device 21 includes a reactor L21, capacitors C21, C22, Cc, Cd, and switch elements S21, S22, S23, S24.

なおコンデンサC21,C22は平滑コンデンサであり、コンデンサCc,Cdは表面実装コンデンサである。またスイッチ素子S21,S22,S23,S24は、Nチャネル型の電界効果トランジスタである。   Capacitors C21 and C22 are smoothing capacitors, and capacitors Cc and Cd are surface mount capacitors. The switch elements S21, S22, S23, and S24 are N-channel field effect transistors.

これらのうちスイッチ素子S21は、ドレイン端子Td21が直流電源V21に接続されるとともに、ソース端子Ts21がスイッチ素子S22のドレイン端子Td22に接続されている。またスイッチ素子S22は、ドレイン端子Td22がスイッチ素子S21のソース端子Ts21に接続されるとともに、ソース端子Ts22が接地されている。   Among these, the switch element S21 has a drain terminal Td21 connected to the DC power source V21 and a source terminal Ts21 connected to the drain terminal Td22 of the switch element S22. In the switch element S22, the drain terminal Td22 is connected to the source terminal Ts21 of the switch element S21, and the source terminal Ts22 is grounded.

またスイッチ素子S23は、ドレイン端子Td23が出力端子Toに接続されるとともに、ソース端子Ts23がスイッチ素子S24のドレイン端子Td24に接続されている。またスイッチ素子S24は、ドレイン端子Td24がスイッチ素子S23のソース端子Ts23に接続されるとともに、ソース端子Ts24が接地されている。   The switch element S23 has a drain terminal Td23 connected to the output terminal To and a source terminal Ts23 connected to the drain terminal Td24 of the switch element S24. In the switch element S24, the drain terminal Td24 is connected to the source terminal Ts23 of the switch element S23, and the source terminal Ts24 is grounded.

またリアクトルL11は、一端がスイッチ素子S21とスイッチ素子S22との接続点に接続されるとともに、他端がスイッチ素子S23とスイッチ素子S24との接続点に接続されている。   Reactor L11 has one end connected to a connection point between switch elements S21 and S22, and the other end connected to a connection point between switch elements S23 and S24.

またコンデンサCcは、一端が直流電源V21とスイッチ素子S21との接続点に接続されるとともに、他端が接地されている。またコンデンサC21は、一端が直流電源V21とコンデンサCcとの接続点に接続されるとともに、他端が接地されている。   The capacitor Cc has one end connected to a connection point between the DC power supply V21 and the switch element S21 and the other end grounded. The capacitor C21 has one end connected to a connection point between the DC power source V21 and the capacitor Cc, and the other end grounded.

またコンデンサCdは、一端が出力端子Toとスイッチ素子S23との接続点に接続されるとともに、他端が接地されている。またコンデンサC22は、一端が出力端子ToとコンデンサCdとの接続点に接続されるとともに、他端が接地されている。   The capacitor Cd has one end connected to the connection point between the output terminal To and the switch element S23 and the other end grounded. The capacitor C22 has one end connected to a connection point between the output terminal To and the capacitor Cd and the other end grounded.

このように構成された昇降圧コンバータ装置21においては、昇圧時には、スイッチ素子S21をオンするとともにスイッチ素子S22をオフし、スイッチ素子S23とスイッチ素子S24とを交互にオン/オフさせて、出力端子Toに電源電圧より高い電圧を発生させることができる。また降圧時には、スイッチ素子S23をオンするとともにスイッチ素子S24をオフし、スイッチ素子S21とスイッチ素子S22とを交互にオン/オフさせて、出力端子Toに電源電圧より低い電圧を発生させることができる。   In the step-up / step-down converter device 21 configured as described above, at the time of boosting, the switch element S21 is turned on, the switch element S22 is turned off, the switch element S23 and the switch element S24 are alternately turned on / off, and the output terminal A voltage higher than the power supply voltage can be generated at To. At the time of step-down, the switch element S23 is turned on and the switch element S24 is turned off, and the switch element S21 and the switch element S22 are alternately turned on / off to generate a voltage lower than the power supply voltage at the output terminal To. .

図6(b)に示すように、昇降圧コンバータ装置21の部品を実装する基板Bの表面上には、コンデンサC21,C22,Cc,Cdとスイッチ素子S21,S22,S23,S24が実装されるとともに、入力端子Tiと出力端子Toとグランド端子GNDが設けられる。   As shown in FIG. 6B, capacitors C21, C22, Cc, Cd and switch elements S21, S22, S23, S24 are mounted on the surface of the substrate B on which the components of the buck-boost converter device 21 are mounted. In addition, an input terminal Ti, an output terminal To, and a ground terminal GND are provided.

さらに、基板Bの表面上には、スイッチ素子S21のドレイン端子Td21とコンデンサC21,Ccの一端を入力端子Tiに接続するための配線W21と、スイッチ素子S23のドレイン端子Td23とコンデンサC22,Cdの一端を出力端子Toに接続するための配線W22と、スイッチ素子S22,S24のソース端子Ts22,24とコンデンサC21,C22,Cc,Cdの他端をグランド端子GNDに接続するための配線W23と、スイッチ素子S21のソース端子Ts21をスイッチ素子S22のドレイン端子Td22に接続するための配線W24と、スイッチ素子S23のソース端子Ts23をスイッチ素子S24のドレイン端子Td24に接続するための配線W25とが形成される。   Further, on the surface of the substrate B, the drain terminal Td21 of the switch element S21 and one end of the capacitors C21 and Cc are connected to the input terminal Ti, and the drain terminal Td23 of the switch element S23 and the capacitors C22 and Cd are connected. A wiring W22 for connecting one end to the output terminal To, a wiring W23 for connecting the other ends of the source terminals Ts22, 24 of the switch elements S22, S24 and the capacitors C21, C22, Cc, Cd to the ground terminal GND, A wiring W24 for connecting the source terminal Ts21 of the switch element S21 to the drain terminal Td22 of the switch element S22 and a wiring W25 for connecting the source terminal Ts23 of the switch element S23 to the drain terminal Td24 of the switch element S24 are formed. The

さらに、配線W21,W22において、コンデンサCc,Cdの一端の近傍に、基板Bの表面から裏面に貫通して、基板Bの表面と裏面とを電気的に接続するヴィアVA21,VA22が形成される。また、配線W24,W25において、リアクトルL21の端部と接続するための接続端子TLが設けられている。すなわち、リアクトルL21の一端を配線W24の接続端子TLに接続するとともにリアクトルL21の他端を配線W25の接続端子TLに接続することにより、配線W24と配線W25とがリアクトルL21を介して電気的に接続される。   Further, in the wirings W21 and W22, vias VA21 and VA22 that penetrate from the front surface to the back surface of the substrate B and electrically connect the front surface and the back surface of the substrate B are formed near one end of the capacitors Cc and Cd. . In addition, a connection terminal TL for connecting to the end of the reactor L21 is provided in the wirings W24 and W25. That is, by connecting one end of the reactor L21 to the connection terminal TL of the wiring W24 and connecting the other end of the reactor L21 to the connection terminal TL of the wiring W25, the wiring W24 and the wiring W25 are electrically connected via the reactor L21. Connected.

そして、図6(c)に示すように、基板Bの裏面上には、ヴィアVA21の形成箇所を一端としスイッチ素子S22のソース端子Ts22を他端として、スイッチ素子S21,S22の端子周りに形成される絶縁領域を迂回するようにして設けられた配線W26と、ヴィアVA22の形成箇所を一端としスイッチ素子S24のソース端子Ts24を他端として、スイッチ素子S23,S24の端子周りに形成される絶縁領域を迂回するようにして設けられた配線W27とが形成される。   Then, as shown in FIG. 6C, on the back surface of the substrate B, the via VA21 is formed at one end and the source terminal Ts22 of the switch element S22 is formed at the other end around the terminals of the switch elements S21 and S22. Insulation formed around the terminals of the switch elements S23 and S24, with the wiring W26 provided so as to bypass the insulation region to be formed and the formation point of the via VA22 as one end and the source terminal Ts24 of the switch element S24 as the other end A wiring W27 provided so as to bypass the region is formed.

このように構成された昇降圧コンバータ装置21は、基板を貫通して設置されるドレイン端子Td21(Td23)とソース端子Ts21(Ts23)とを有し、ドレイン端子Td21(Td23)とソース端子Ts21(Ts23)との間を、電気的に絶縁した状態、および電気的に導通した状態の何れか一方に切り換えるスイッチ素子S21(S23)と、ソース端子Ts21(Ts23)と電気的に接続されるドレイン端子Td22(Td24)と、グランドに接続されるとともに基板を貫通して設置されるソース端子Ts22(Ts24)とを有し、ドレイン端子Td22(Td24)とソース端子Ts22(Ts24)との間を、電気的に絶縁した状態、および電気的に導通した状態の何れか一方に切り換えるスイッチ素子S22(S24)と、一端がドレイン端子Td21(Td23)に接続されるとともに他端がソース端子Ts22(Ts24)に接続されるコンデンサC21(C22)を備える。   The buck-boost converter device 21 configured as described above has a drain terminal Td21 (Td23) and a source terminal Ts21 (Ts23) installed through the substrate, and the drain terminal Td21 (Td23) and the source terminal Ts21 ( Switch element S21 (S23) that switches between the electrically insulated state and the electrically conductive state, and the drain terminal electrically connected to the source terminal Ts21 (Ts23). It has Td22 (Td24) and a source terminal Ts22 (Ts24) that is connected to the ground and installed through the substrate, and between the drain terminal Td22 (Td24) and the source terminal Ts22 (Ts24) Switch element S22 that switches between the electrically insulated state and the electrically conductive state Comprises a S24), a capacitor C21 (C22) that the other end connected to a source terminal Ts22 (TS24) with one end connected to the drain terminal Td21 (Td23).

そして、コンデンサC21(C22)よりも静電容量が小さい表面実装型のコンデンサCc(Cd)について、その一端がドレイン端子Td21(Td23)に接続されるとともに他端がソース端子Ts22(Ts24)に接続される。さらに、ドレイン端子Td21(Td23)からコンデンサCc(Cd)を通ってソース端子Ts22(Ts24)に至る電流経路(以下、第1電流経路という)は、ドレイン端子Td21(Td23)からコンデンサC21(C22)を通ってソース端子Ts22(Ts24)に至る電流経路(以下、第2電流経路という)よりも、スイッチ素子S21(S23),S22(S24)から近くなるように形成される。   And about the surface mount type capacitor Cc (Cd) whose electrostatic capacity is smaller than the capacitor C21 (C22), one end is connected to the drain terminal Td21 (Td23) and the other end is connected to the source terminal Ts22 (Ts24). Is done. Furthermore, a current path (hereinafter referred to as a first current path) from the drain terminal Td21 (Td23) to the source terminal Ts22 (Ts24) through the capacitor Cc (Cd) is connected from the drain terminal Td21 (Td23) to the capacitor C21 (C22). It is formed so as to be closer to the switch elements S21 (S23) and S22 (S24) than a current path (hereinafter referred to as a second current path) passing through the source terminal Ts22 (Ts24).

なお、スイッチ素子S21(S23),S22(S24)のスイッチング動作により、電流勾配が瞬間的に発生する。しかし、この瞬間の電流が流す電荷は少ないため、静電容量が小さい表面実装型のコンデンサCc(Cd)によりサージ電流を吸収することができる。さらに、この瞬間以外の出力電流リップルはコンデンサC21(C22)により吸収される。   A current gradient is instantaneously generated by the switching operation of the switch elements S21 (S23) and S22 (S24). However, since the electric current that flows at this moment is small, the surge current can be absorbed by the surface mount type capacitor Cc (Cd) having a small capacitance. Further, the output current ripple other than this moment is absorbed by the capacitor C21 (C22).

さらに、寄生インダクタンスの小さい表面実装型のコンデンサCc(Cd)を用いているために、コンデンサCc(Cd)の寄生インダクタンス成分を低減させることができ、サージ電流およびノイズを小さくすることができる。   Furthermore, since the surface-mounted capacitor Cc (Cd) having a small parasitic inductance is used, the parasitic inductance component of the capacitor Cc (Cd) can be reduced, and the surge current and noise can be reduced.

そして、第1電流経路上において、基板Bを貫通して基板Bの表面側と裏面側とを電気的に接続するヴィアVA21(VA22)が設けられ、基板Bにおいて、第1電流経路が形成されている面とは反対側の面上に、スイッチ素子S21(S23),S22(S24)の周辺の絶縁領域を囲むようにして、VA21(VA22)からソース端子Ts22(Ts24)に至る電流経路(以下、第3電流経路という)が形成される。   Then, a via VA21 (VA22) that penetrates the substrate B and electrically connects the front side and the back side of the substrate B is provided on the first current path, and the first current path is formed in the substrate B. A current path (hereinafter, referred to as “source path”) from the VA21 (VA22) to the source terminal Ts22 (Ts24) so as to surround the insulating region around the switch elements S21 (S23) and S22 (S24) on the surface opposite to the surface being A third current path) is formed.

これにより、ドレイン端子Td21(Td23)からソース端子Ts22(Ts24)に至る電流経路において、第1電流経路と第3電流経路とで構成される並列配線が得られる。このため、例えば、第1電流経路による配線インダクタンスと、第3電流経路による配線インダクタンスとを等しくすれば、第3電流経路がなく第1電流経路のみの場合と比較して、コンデンサCc(Cd)を通る電流経路の配線インダクタンスを半減することができる。   Thereby, in the current path from the drain terminal Td21 (Td23) to the source terminal Ts22 (Ts24), a parallel wiring composed of the first current path and the third current path is obtained. Therefore, for example, if the wiring inductance by the first current path is equal to the wiring inductance by the third current path, the capacitor Cc (Cd) is compared with the case where there is no third current path and only the first current path. The wiring inductance of the current path passing through can be halved.

したがって、スイッチ素子S21(S23),S22(S24)を基板面に実装することなく、コンデンサCc(Cd)を通る電流経路の配線インダクタンスを低減することが可能となり、サージ電流をさらに小さくすることができる。   Therefore, the wiring inductance of the current path passing through the capacitor Cc (Cd) can be reduced without mounting the switch elements S21 (S23) and S22 (S24) on the substrate surface, and the surge current can be further reduced. it can.

以上説明した実施形態において、昇降圧コンバータ装置21は本発明における半導体装置、ドレイン端子Td21,Td23は本発明における第1端子、ソース端子Ts21,Ts23は本発明における第2端子、スイッチ素子S21,S23は本発明における第1半導体スイッチ素子、ドレイン端子Td22,Td24は本発明における第3端子、ソース端子Ts22,Ts24は本発明における第4端子、スイッチ素子S22,S24は本発明における第2半導体スイッチ素子、コンデンサC21,C22は本発明における第1コンデンサ、コンデンサCc,Cdは本発明における第2コンデンサである。   In the embodiment described above, the buck-boost converter device 21 is the semiconductor device according to the present invention, the drain terminals Td21 and Td23 are the first terminals according to the present invention, the source terminals Ts21 and Ts23 are the second terminals according to the present invention, and the switch elements S21 and S23. Is a first semiconductor switch element according to the present invention, drain terminals Td22 and Td24 are a third terminal according to the present invention, source terminals Ts22 and Ts24 are a fourth terminal according to the present invention, and switch elements S22 and S24 are a second semiconductor switch element according to the present invention. The capacitors C21 and C22 are the first capacitors in the present invention, and the capacitors Cc and Cd are the second capacitors in the present invention.

(第4実施形態)
以下に本発明の第4実施形態を図面とともに説明する。
図7(a)は、本実施形態のモータインバータ装置31の構成を示す回路図である。図7(b)は、モータインバータ装置31の表面配線を示す図である。図7(c)は、モータインバータ装置31の裏面配線を示す図である。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 7A is a circuit diagram showing a configuration of the motor inverter device 31 of the present embodiment. FIG. 7B is a diagram showing surface wiring of the motor inverter device 31. FIG. 7C is a diagram showing the backside wiring of the motor inverter device 31.

モータインバータ装置31は、図7(a)に示すように、コンデンサC31,Ce,Cf,Cg、およびスイッチ素子S31,S32,S33,S34,S35,S36を備えている。   As shown in FIG. 7A, the motor inverter device 31 includes capacitors C31, Ce, Cf, and Cg, and switch elements S31, S32, S33, S34, S35, and S36.

なおコンデンサC31は平滑コンデンサであり、コンデンサCe,Cf,Cgは表面実装コンデンサである。またスイッチ素子S31,S32,S33,S34,S35,S36は、Nチャネル型の電界効果トランジスタである。   The capacitor C31 is a smoothing capacitor, and the capacitors Ce, Cf, and Cg are surface mount capacitors. The switch elements S31, S32, S33, S34, S35, and S36 are N-channel field effect transistors.

これらのうちスイッチ素子S31,S33,S35は、ドレイン端子Td31,Td33,Td35が直流電源V31に接続されるとともに、ソース端子Ts31,Ts33,Ts35がスイッチ素子S32,S34,S36のドレインに接続されている。またスイッチ素子S32,S34,S36は、ドレイン端子Td32,Td34,Td36がスイッチ素子S31,S33,S35のソース端子Ts31,Ts33,Ts35に接続されるとともに、ソース端子Ts32,Ts34,Ts36が接地されている。   Among these, the switch elements S31, S33, and S35 have the drain terminals Td31, Td33, and Td35 connected to the DC power source V31, and the source terminals Ts31, Ts33, and Ts35 connected to the drains of the switch elements S32, S34, and S36. Yes. The switch elements S32, S34, and S36 have drain terminals Td32, Td34, and Td36 connected to the source terminals Ts31, Ts33, and Ts35 of the switch elements S31, S33, and S35, and the source terminals Ts32, Ts34, and Ts36 are grounded. Yes.

またコンデンサCeは、一端が直流電源V31とスイッチ素子S31との接続点に接続されるとともに、他端が接地されている。またコンデンサC31は、一端が直流電源V31とコンデンサCeとの接続点に接続されるとともに、他端が接地されている。   The capacitor Ce has one end connected to a connection point between the DC power source V31 and the switch element S31 and the other end grounded. The capacitor C31 has one end connected to a connection point between the DC power supply V31 and the capacitor Ce and the other end grounded.

またコンデンサCfは、一端がスイッチ素子S31とスイッチ素子S33との接続点に接続されるとともに、他端が接地されている。またコンデンサCgは、一端がスイッチ素子S33とスイッチ素子S35との接続点に接続されるとともに、他端が接地されている。   The capacitor Cf has one end connected to a connection point between the switch element S31 and the switch element S33, and the other end grounded. The capacitor Cg has one end connected to a connection point between the switch element S33 and the switch element S35 and the other end grounded.

そして、スイッチ素子S31とスイッチ素子S32との接続点、スイッチ素子S33とスイッチ素子S34との接続点、およびスイッチ素子S35とスイッチ素子S36との接続点が、モータMTに接続される。なお、モータMTは、三相交流モータである。   A connection point between the switch element S31 and the switch element S32, a connection point between the switch element S33 and the switch element S34, and a connection point between the switch element S35 and the switch element S36 are connected to the motor MT. Motor MT is a three-phase AC motor.

このように構成されたモータインバータ装置31においては、スイッチ素子S31とスイッチ素子S32とを交互にオン/オフさせてU相電圧を制御し、スイッチ素子S33とスイッチ素子S34とを交互にオン/オフさせてV相電圧を制御し、スイッチ素子S35とスイッチ素子S36とを交互にオン/オフさせてW相電圧を制御することにより、モータMTを回転させる。   In the motor inverter device 31 configured as described above, the switch element S31 and the switch element S32 are alternately turned on / off to control the U-phase voltage, and the switch element S33 and the switch element S34 are alternately turned on / off. The motor MT is rotated by controlling the V-phase voltage and controlling the W-phase voltage by alternately turning on / off the switch element S35 and the switch element S36.

図7(b)に示すように、モータインバータ装置31の部品を実装する基板Bの表面上には、コンデンサC31,Ce,Cf,Cgとスイッチ素子S31,S32,S33,S34,S35,S36が実装されるとともに、入力端子Tiとモータ接続端子TMとグランド端子GNDが設けられる。   As shown in FIG. 7B, capacitors C31, Ce, Cf, Cg and switch elements S31, S32, S33, S34, S35, S36 are provided on the surface of the substrate B on which the components of the motor inverter device 31 are mounted. While being mounted, an input terminal Ti, a motor connection terminal TM, and a ground terminal GND are provided.

さらに、基板Bの表面上には、スイッチ素子S31,S33,S35のドレイン端子Td31,Td33,Td35とコンデンサC31,Ce,Cf,Cgの一端を入力端子Tiに接続するための配線W31と、スイッチ素子S32,S34,S36のソース端子Ts32,Ts34,Ts36とコンデンサC31,Ce,Cf,Cgの他端をグランド端子GNDに接続するための配線W32と、スイッチ素子S31のソース端子Ts31をスイッチ素子S32のドレイン端子Td32に接続するための配線W33と、スイッチ素子S33のソース端子Ts33をスイッチ素子S34のドレイン端子Td34に接続するための配線W34と、スイッチ素子S35のソース端子Ts35をスイッチ素子S36のドレイン端子Td36に接続するための配線W35とが形成される。   Further, on the surface of the substrate B, the drain terminals Td31, Td33, Td35 of the switch elements S31, S33, S35 and the wiring W31 for connecting one end of the capacitors C31, Ce, Cf, Cg to the input terminal Ti, and the switch The source terminals Ts32, Ts34, Ts36 of the elements S32, S34, S36 and the wiring W32 for connecting the other ends of the capacitors C31, Ce, Cf, Cg to the ground terminal GND, and the source terminal Ts31 of the switch element S31 are connected to the switch element S32. A wiring W33 for connecting to the drain terminal Td32, a wiring W34 for connecting the source terminal Ts33 of the switching element S33 to the drain terminal Td34 of the switching element S34, and a source terminal Ts35 of the switching element S35 as the drain of the switching element S36. Connect to terminal Td36 Because of the wiring W35 and is formed.

さらに、配線W32において、コンデンサCe,Cf,Cgの一端の近傍に、基板Bの表面から裏面に貫通して、基板Bの表面と裏面とを電気的に接続するヴィアVA31,VA32,VA33が形成される。また、配線W33,W34,W35において、モータMTと接続するためのモータ接続端子TMが設けられている。   Further, in the wiring W32, vias VA31, VA32, and VA33 are formed in the vicinity of one end of the capacitors Ce, Cf, and Cg so as to penetrate from the front surface to the back surface of the substrate B and to electrically connect the front surface and the back surface of the substrate B. Is done. In addition, a motor connection terminal TM for connecting to the motor MT is provided in the wirings W33, W34, and W35.

そして、図7(c)に示すように、基板Bの裏面上には、ヴィアVA31の形成箇所を一端としスイッチ素子S32のソース端子Ts32を他端として、スイッチ素子S31,S32の端子周りに形成される絶縁領域を迂回するようにして設けられた配線W36と、ヴィアVA32の形成箇所を一端としスイッチ素子S34のソース端子Ts34を他端として、スイッチ素子S33,S34の端子周りに形成される絶縁領域を迂回するようにして設けられた配線W37と、ヴィアVA33の形成箇所を一端としスイッチ素子S36のソース端子Ts36を他端として、スイッチ素子S35,S36の端子周りに形成される絶縁領域を迂回するようにして設けられた配線W38とが形成される。   Then, as shown in FIG. 7C, on the back surface of the substrate B, the via VA31 is formed at one end and the source terminal Ts32 of the switch element S32 is formed at the other end around the terminals of the switch elements S31 and S32. Insulation formed around the terminals of the switch elements S33 and S34, with the wiring W36 provided so as to bypass the insulation region to be formed and the formation point of the via VA32 as one end and the source terminal Ts34 of the switch element S34 as the other end The wiring W37 provided so as to bypass the region and the formation region of the via VA33 as one end and the source terminal Ts36 of the switch element S36 as the other end, bypass the insulating region formed around the terminals of the switch elements S35 and S36. In this way, the wiring W38 provided is formed.

このように構成されたモータインバータ装置31は、基板Bを貫通して設置されるドレイン端子Td31(Td33,Td35)とソース端子Ts31(Ts33,Ts35)とを有し、ドレイン端子Td31(Td33,Td35)とソース端子Ts31(Ts33,Ts35)との間を、電気的に絶縁した状態、および電気的に導通した状態の何れか一方に切り換えるスイッチ素子S31(S33,S35)と、ソース端子Ts31(Ts33,Ts35)と電気的に接続されるドレイン端子Td32(Td34,Td36)と、グランドに接続されるとともに基板Bを貫通して設置されるソース端子Ts32(Ts34,Ts36)とを有し、ドレイン端子Td32(Td34,Td36)とソース端子Ts32(Ts34,Ts36)との間を、電気的に絶縁した状態、および電気的に導通した状態の何れか一方に切り換えるスイッチ素子S32(S34,S36)と、一端がドレイン端子Td31(Td33,Td35)に接続されるとともに他端がソース端子Ts32(Ts34,Ts36)に接続されるコンデンサC31を備える。   The motor inverter device 31 configured in this way has a drain terminal Td31 (Td33, Td35) and a source terminal Ts31 (Ts33, Ts35) installed through the substrate B, and has a drain terminal Td31 (Td33, Td35). ) And the source terminal Ts31 (Ts33, Ts35), the switch element S31 (S33, S35) for switching between the electrically insulated state and the electrically conductive state, and the source terminal Ts31 (Ts33). , Ts35) and a drain terminal Td32 (Td34, Td36) electrically connected to the ground, and a source terminal Ts32 (Ts34, Ts36) connected to the ground and installed through the substrate B. Td32 (Td34, Td36) and source terminal Ts32 (Ts34, Ts36) Switch element S32 (S34, S36) that switches between the electrically insulated state and the electrically conductive state, and one end connected to drain terminal Td31 (Td33, Td35). The other end includes a capacitor C31 connected to the source terminal Ts32 (Ts34, Ts36).

そして、コンデンサC31よりも静電容量が小さい表面実装型のコンデンサCe(Cf,Cg)について、その一端がドレイン端子Td31(Td33,Td35)に接続されるとともに他端がソース端子Ts32(Ts34,Ts36)に接続される。さらに、ドレイン端子Td31(Td33,Td35)からコンデンサCe(Cf,Cg)を通ってソース端子Ts32(Ts34,Ts36)に至る電流経路(以下、第1電流経路という)は、ドレイン端子Td31(Td33,Td35)からコンデンサC31を通ってソース端子Ts32(Ts34,Ts36)に至る電流経路(以下、第2電流経路という)よりも、スイッチ素子S31(S33,S35),S32(S34,S36)から近くなるように形成される。   And about the surface mount type capacitor | condenser Ce (Cf, Cg) whose electrostatic capacitance is smaller than the capacitor | condenser C31, the one end is connected to drain terminal Td31 (Td33, Td35), and the other end is source terminal Ts32 (Ts34, Ts36). ). Further, a current path (hereinafter referred to as a first current path) from the drain terminal Td31 (Td33, Td35) through the capacitor Ce (Cf, Cg) to the source terminal Ts32 (Ts34, Ts36) is the drain terminal Td31 (Td33, It is closer to the switch elements S31 (S33, S35) and S32 (S34, S36) than a current path (hereinafter referred to as a second current path) from Td35) through the capacitor C31 to the source terminal Ts32 (Ts34, Ts36). Formed as follows.

なお、スイッチ素子S31(S33,S35),S32(S34,S36)のスイッチング動作により、電流勾配が瞬間的に発生する。しかし、この瞬間の電流が流す電荷は少ないため、静電容量が小さい表面実装型のコンデンサCe(Cf,Cg)によりサージ電流を吸収することができる。さらに、この瞬間以外の出力電流リップルはコンデンサC31により吸収される。   A current gradient is instantaneously generated by the switching operation of the switch elements S31 (S33, S35) and S32 (S34, S36). However, since the electric current that flows at this moment is small, the surge current can be absorbed by the surface mount type capacitor Ce (Cf, Cg) having a small capacitance. Further, the output current ripple other than this moment is absorbed by the capacitor C31.

さらに、寄生インダクタンスの小さい表面実装型のコンデンサCe(Cf,Cg)を用いているために、コンデンサCe(Cf,Cg)の寄生インダクタンス成分を低減させることができ、サージ電流およびノイズを小さくすることができる。   Furthermore, since the surface-mounted capacitor Ce (Cf, Cg) having a small parasitic inductance is used, the parasitic inductance component of the capacitor Ce (Cf, Cg) can be reduced, and the surge current and noise can be reduced. Can do.

そして、第1電流経路上において、基板Bを貫通して基板Bの表面側と裏面側とを電気的に接続するヴィアVA31(VA32,VA33)が設けられ、基板Bにおいて、第1電流経路が形成されている面とは反対側の面上に、スイッチ素子S31(S33,S35),S32(S34,S36)の周辺の絶縁領域を囲むようにして、ヴィアVA31(VA32,VA33)からソース端子Ts32(Ts34,Ts36)に至る電流経路(以下、第3電流経路という)が形成される。   On the first current path, vias VA31 (VA32, VA33) that penetrate the substrate B and electrically connect the front surface side and the back surface side of the substrate B are provided. In the substrate B, the first current path is A source terminal Ts32 (from the via VA31 (VA32, VA33) to the surrounding area of the switch elements S31 (S33, S35), S32 (S34, S36) is surrounded on the surface opposite to the formed surface. A current path (hereinafter referred to as a third current path) reaching Ts34, Ts36) is formed.

これにより、ドレイン端子Td31(Td33,Td35)からソース端子Ts32(Ts34,Ts36)に至る電流経路において、第1電流経路と第3電流経路とで構成される並列配線が得られる。このため、例えば、第1電流経路による配線インダクタンスと、第3電流経路による配線インダクタンスとを等しくすれば、第3電流経路がなく第1電流経路のみの場合と比較して、コンデンサCe(Cf,Cg)を通る電流経路の配線インダクタンスを半減することができる。   Thereby, in the current path from the drain terminal Td31 (Td33, Td35) to the source terminal Ts32 (Ts34, Ts36), a parallel wiring constituted by the first current path and the third current path is obtained. For this reason, for example, if the wiring inductance by the first current path and the wiring inductance by the third current path are made equal, the capacitor Ce (Cf, The wiring inductance of the current path passing through Cg) can be halved.

したがって、スイッチ素子S31(S33,S35),S32(S34,S36)を基板面に実装することなく、コンデンサCe(Cf,Cg)を通る電流経路の配線インダクタンスを低減することが可能となり、サージ電流をさらに小さくすることができる。   Therefore, the wiring inductance of the current path passing through the capacitor Ce (Cf, Cg) can be reduced without mounting the switch elements S31 (S33, S35), S32 (S34, S36) on the board surface, and the surge current Can be further reduced.

以上説明した実施形態において、モータインバータ装置31は本発明における半導体装置、ドレイン端子Td31,Td33,Td35は本発明における第1端子、ソース端子Ts31,Ts33,Ts35は本発明における第2端子、スイッチ素子S31,S33,S35は本発明における第1半導体スイッチ素子、ドレイン端子Td32,Td34,Td36は本発明における第3端子、ソース端子Ts32,Ts34,Ts36は本発明における第4端子、スイッチ素子S32,S34,S36は本発明における第2半導体スイッチ素子、コンデンサC31は本発明における第1コンデンサ、コンデンサCe,Cf,Cgは本発明における第2コンデンサである。   In the embodiment described above, the motor inverter device 31 is the semiconductor device according to the present invention, the drain terminals Td31, Td33, and Td35 are the first terminals according to the present invention, and the source terminals Ts31, Ts33, and Ts35 are the second terminals according to the present invention. S31, S33, S35 are the first semiconductor switch elements in the present invention, drain terminals Td32, Td34, Td36 are the third terminals in the present invention, and source terminals Ts32, Ts34, Ts36 are the fourth terminals in the present invention, the switch elements S32, S34. , S36 are the second semiconductor switch element in the present invention, the capacitor C31 is the first capacitor in the present invention, and the capacitors Ce, Cf, Cg are the second capacitors in the present invention.

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記実施形態では、図1(c)に示すように、配線W5が、ヴィアVA1からゲート端子Tg1を迂回してソース端子Ts2に至るもの、すなわち、ヴィアVA1からソース端子Ts2への最短経路が形成されていないものを示した。しかし、図8(a)に示すように、スイッチ素子S1,S2の端子周りに形成される絶縁領域の周辺を全て囲むように配線W5を形成してもよいし、図8(b)に示すように、ソース端子Ts1とゲート端子Tg2との間に電流経路を形成するようにしてもよい。
As mentioned above, although one Example of this invention was described, this invention is not limited to the said Example, As long as it belongs to the technical scope of this invention, a various form can be taken.
For example, in the above embodiment, as shown in FIG. 1C, the wiring W5 bypasses the gate terminal Tg1 from the via VA1 and reaches the source terminal Ts2, that is, the shortest path from the via VA1 to the source terminal Ts2 exists. Shown not formed. However, as shown in FIG. 8A, the wiring W5 may be formed so as to surround the entire periphery of the insulating region formed around the terminals of the switch elements S1 and S2, or as shown in FIG. As described above, a current path may be formed between the source terminal Ts1 and the gate terminal Tg2.

1…昇圧チョッパ装置、11…降圧チョッパ装置、21…昇降圧コンバータ装置、31…モータインバータ装置、B…基板、C1,C11,C12,C21,C22,C31,Ca,Cb,Cc,Cd,Ce,Cf,Cg…コンデンサ、F1,F2,F3…線路、L1,L11,L21…リアクトル、RL1,RL2…ループ線路、S1,S2,S11,S12,S21,S22,S23,S24,S31,S32,S33,S34,S35,S36…スイッチ素子、Td1,Td2,Td11,Td12,Td21,Td22,Td23,Td24,Td31,Td32,Td33,Td34,Td35,Td36…ドレイン端子、Ts1,Ts2,Ts11,Ts12,Ts21,Ts22,Ts23,Ts24,Ts31,Ts32,Ts33,Ts34,Ts35,Ts36…ソース端子、VA1,VA11,VA21,VA22,VA31,VA32,VA33…ヴィア   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Boost chopper device, 11 ... Buck chopper device, 21 ... Buck-boost converter device, 31 ... Motor inverter device, B ... Substrate, C1, C11, C12, C21, C22, C31, Ca, Cb, Cc, Cd, Ce , Cf, Cg: capacitors, F1, F2, F3 ... lines, L1, L11, L21 ... reactors, RL1, RL2 ... loop lines, S1, S2, S11, S12, S21, S22, S23, S24, S31, S32, S33, S34, S35, S36 ... switch elements, Td1, Td2, Td11, Td12, Td21, Td22, Td23, Td24, Td31, Td32, Td33, Td34, Td35, Td36 ... drain terminals, Ts1, Ts2, Ts11, Ts12, Ts21, Ts22, Ts23, Ts24, Ts31, Ts32, s33, Ts34, Ts35, Ts36 ... source terminal, VA1, VA11, VA21, VA22, VA31, VA32, VA33 ... via

Claims (5)

基板上に半導体素子が設けられる半導体装置であって、
前記基板を貫通して設置される第1端子と、前記第1端子とは異なる第2端子とを有し、前記第1端子と前記第2端子との間を、電気的に絶縁した状態、および電気的に導通した状態の何れか一方に切り換える第1半導体スイッチ素子と、
前記第2端子と電気的に接続される第3端子と、グランドに接続されるとともに前記基板を貫通して設置される第4端子とを有し、前記第3端子と前記第4端子との間を、電気的に絶縁した状態、および電気的に導通した状態の何れか一方に切り換える第2半導体スイッチ素子と、
一端が前記第1端子に接続されるとともに他端が前記第4端子に接続される第1コンデンサと、
一端が前記第1端子に接続されるとともに他端が前記第4端子に接続され、前記第1コンデンサよりも静電容量が小さい表面実装型の第2コンデンサとを備え、
前記第1端子から前記第2コンデンサを通って前記第4端子に至る第1電流経路は、前記第1端子から前記第1コンデンサを通って前記第4端子に至る第2電流経路よりも、前記第1半導体スイッチ素子および前記第2半導体スイッチ素子から近くなるように形成され、
前記第1電流経路上において、前記基板を貫通して前記基板の表面側と裏面側とを電気的に接続するヴィアが設けられ、
前記基板において、前記第1電流経路が形成されている面とは反対側の面上に、前記第1半導体スイッチ素子および前記第2半導体スイッチ素子の周辺の絶縁領域を囲むようにして、前記ヴィアから前記第1端子または前記第4端子に至る第3電流経路が形成される
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device in which a semiconductor element is provided on a substrate,
A first terminal installed through the substrate and a second terminal different from the first terminal, wherein the first terminal and the second terminal are electrically insulated; And a first semiconductor switch element that switches to either one of the electrically conductive states;
A third terminal that is electrically connected to the second terminal; and a fourth terminal that is connected to the ground and that is installed through the substrate; and the third terminal and the fourth terminal A second semiconductor switch element that switches between the electrically insulated state and the electrically conductive state,
A first capacitor having one end connected to the first terminal and the other end connected to the fourth terminal;
A surface mount type second capacitor having one end connected to the first terminal and the other end connected to the fourth terminal and having a smaller capacitance than the first capacitor;
The first current path from the first terminal through the second capacitor to the fourth terminal is more than the second current path from the first terminal through the first capacitor to the fourth terminal. Formed close to the first semiconductor switch element and the second semiconductor switch element;
On the first current path, vias that penetrate the substrate and electrically connect the front surface side and the back surface side of the substrate are provided,
In the substrate, on the surface opposite to the surface on which the first current path is formed, the insulating region around the first semiconductor switch element and the second semiconductor switch element is surrounded by the via from the via. 3. A semiconductor device, wherein a third current path reaching the first terminal or the fourth terminal is formed.
前記第3電流経路は、
少なくとも一部が、前記第1電流経路と前記基板を挟んで対向するとともに、
対向している部分において、電流が流れる方向が前記第1電流経路と前記第3電流経路とで逆方向になるように形成される
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
The third current path is
At least a part of the first current path is opposed to the substrate across the substrate,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein in a portion facing each other, a direction in which a current flows is formed to be opposite in the first current path and the third current path.
前記基板の面上において前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとを通って形成される第1ループ配線により囲まれる領域の面積は、前記基板の面上において前記第1電流経路および前記第3電流経路を通って形成される第2ループ配線により囲まれる領域の面積よりも大きく、
前記第1ループ配線が形成されている面の上下に配置されている配線層において、前記第1ループ配線と対向する領域に、グランド配線が存在しない
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
The area of the region surrounded by the first loop wiring formed through the first capacitor and the second capacitor on the surface of the substrate is the first current path and the third current on the surface of the substrate. Larger than the area of the region surrounded by the second loop wiring formed through the path,
3. The ground wiring does not exist in a region facing the first loop wiring in a wiring layer arranged above and below the surface on which the first loop wiring is formed. A semiconductor device according to 1.
前記第1電流経路と前記第3電流経路は、
前記第1電流経路と前記第3電流経路とが前記第1端子と前記第4端子とを結ぶ直線に対して線対称となる部分が存在するように形成される
ことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の半導体装置。
The first current path and the third current path are:
The first current path and the third current path are formed so as to have a line-symmetric portion with respect to a straight line connecting the first terminal and the fourth terminal. The semiconductor device according to claim 3.
前記第2半導体スイッチ素子のターンオフおよびターンオンに伴う前記第3端子の電圧が最大電圧の10%から90%まで変化する時間のうち長い方の時間をΔt、
前記第2半導体スイッチ素子の動作時に前記第1半導体スイッチ素子および前記第2半導体スイッチ素子に流れる最大電流をIp、
前記第1半導体スイッチ素子および前記第2半導体スイッチ素子の最大定格のうち、低い方の電圧をVabs、
前記第2半導体スイッチ素子の動作時に前記第1半導体スイッチ素子にかかる最大電圧をVm、
前記第2コンデンサの静電容量をCaとして、
前記第2コンデンサの静電容量は、下式(36)を満たす
ことを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の半導体装置。
Δt, which is the longer of the time during which the voltage at the third terminal changes from 10% to 90% of the maximum voltage due to turn-off and turn-on of the second semiconductor switch element.
The maximum current flowing through the first semiconductor switch element and the second semiconductor switch element during the operation of the second semiconductor switch element is Ip,
Of the maximum ratings of the first semiconductor switch element and the second semiconductor switch element, the lower voltage is expressed as Vabs,
The maximum voltage applied to the first semiconductor switch element during the operation of the second semiconductor switch element is Vm,
The capacitance of the second capacitor is Ca,
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the capacitance of the second capacitor satisfies the following expression (36).
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