JP2935631B2 - Power module - Google Patents

Power module

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JP2935631B2
JP2935631B2 JP522194A JP522194A JP2935631B2 JP 2935631 B2 JP2935631 B2 JP 2935631B2 JP 522194 A JP522194 A JP 522194A JP 522194 A JP522194 A JP 522194A JP 2935631 B2 JP2935631 B2 JP 2935631B2
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power switching
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Abstract

PURPOSE:To provide a power module, wherein the prevention of the erroneous operation in a drive control circuit and the maintenance of excellent heat radiating property can be made compatible, and which can readily obtain the compact configuration and the cost reduction. CONSTITUTION:A metal substrate 1 having a first insulating layer 2 on one surface, a second metal substrate 3 arranged on a part of the exposed surface of the insulating layer 2, an insulating layer 4 arranged on the exposed surface of the metal substrate 3 and a wire 20, which keeps the metal substrate 3 at the grounding potential, are provided. A power switching element group 6 is arranged on the exposed surface of the insulating layer 2. A pre-driver IC 8 is arranged on the exposed surface of the insulating later 4. The switching noise from the power switching element group 6 is shielded with the metal substrate 3 kept at the grounding potential. Therefore, the erroneous operation of the control circuit can be prevented. The power switching element group 6 is arranged on the heat radiating metal substrate 1 only through the insulating layer 2. Therefore, the heat radiating effect can be sufficiently enhanced.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、パワースイッチング素
子群と、これを駆動制御する制御回路を、共通の金属基
板上に絶縁層を介して配置したパワーモジュールに係
り、特に、比較的小容量の電動機駆動用のインバータ装
置などに好適なパワーモジュールに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power module in which a power switching element group and a control circuit for driving and controlling the power switching element group are arranged on a common metal substrate via an insulating layer. The present invention relates to a power module suitable for an electric motor driving inverter device and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、家電製品などで比較的小容量の電
動機を使用する場合、その駆動用のインバータ装置など
に、パワースイッチング素子群と共に、これを駆動制御
する制御回路を内蔵したパワーモジュールが広く使用さ
れるようになってきた。
2. Description of the Related Art In recent years, when a relatively small-capacity electric motor is used in home electric appliances or the like, a power module including a power switching element group and a control circuit for driving and controlling the power switching element group is provided in an inverter device for driving the motor. It is becoming widely used.

【0003】そして、このようなパワ−スイッチング素
子群と、これを駆動し制御する回路とを内蔵したパワ−
モジュ−ルの従来技術では、パワ−スイッチング素子群
と、それを駆動し制御する回路とを同一の絶縁金属基板
上に配置し、この金属基板を接地電位部分に接続するこ
とにより、パワ−スイッチング素子群からのノイズに起
因する制御回路の誤動作の問題を解決していた。
[0003] A power switching element including such a power switching element group and a circuit for driving and controlling the power switching element group.
In the prior art of the module, power switching elements and a circuit for driving and controlling the power switching elements are arranged on the same insulated metal substrate, and the metal substrate is connected to a ground potential portion, whereby power switching is performed. The problem of malfunction of the control circuit caused by noise from the element group was solved.

【0004】このような従来技術によるモータ駆動用パ
ワーモジュールについて、図6を用いて説明する。この
図6の従来技術において、1は第1の金属基板、2は第
1の絶縁層、3は第2の金属基板、そして4は第2の絶
縁層であり、これらは、図示のように、積層され接合さ
れている。
[0004] Such a conventional motor driving power module will be described with reference to FIG. In the prior art shown in FIG. 6, 1 is a first metal substrate, 2 is a first insulating layer, 3 is a second metal substrate, and 4 is a second insulating layer. , Stacked and joined.

【0005】次に、6はパワースイッチング素子群で、
複数個のパワースイッチング素子から構成されているも
の、8はプリドライバICで、このプリドライバIC8
によりパワースイッチング素子群6が駆動制御される。
そして、これらパワースイッチング素子群6とプリドラ
イバIC8は、第2の絶縁層4の上にパターンニングさ
れた配線金属層5上に接着され、所望の回路接続が得ら
れるように、ワイヤ20により接続されている。
Next, reference numeral 6 denotes a power switching element group.
8 is a pre-driver IC composed of a plurality of power switching elements.
Drives the power switching element group 6.
The power switching element group 6 and the pre-driver IC 8 are bonded on the wiring metal layer 5 patterned on the second insulating layer 4 and connected by the wires 20 so as to obtain a desired circuit connection. Have been.

【0006】図7は、このようなパワーモジュールを三
相ブラシレスモータ駆動装置に応用した場合の回路構成
図で、商用交流電源13、直流変換器14、制御回路1
5、駆動回路16、6個のパワースィッチング素子から
なるパワースィッチング素子群6、それに三相ブラシレ
スモータ17より構成されている。ここで、制御回路1
5と駆動回路16がプリドライバIC8として構成され
ている。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a case where such a power module is applied to a three-phase brushless motor driving device. A commercial AC power supply 13, a DC converter 14, and a control circuit 1 are shown.
5, a driving circuit 16, a power switching element group 6 composed of six power switching elements, and a three-phase brushless motor 17. Here, the control circuit 1
5 and the drive circuit 16 are configured as a pre-driver IC 8.

【0007】図8と、図9は制御回路15の構成図で、
第1の制御回路15a、フリップ・フロップ回路15
b、第2の制御回路15c、比較器15d、それに三角
波発振回路15eで構成されている。そして、これらの
内、フリップ・フロップ回路15bと比較器15dは特
にノイズに敏感な回路素子であり、従って、これらの回
路素子に対する入力配線群15fは、特にノイズを拾わ
ないようにする必要があり、このため、図では太い線で
描かれている。
FIGS. 8 and 9 are block diagrams of the control circuit 15.
First control circuit 15a, flip-flop circuit 15
b, a second control circuit 15c, a comparator 15d, and a triangular wave oscillation circuit 15e. Of these, the flip-flop circuit 15b and the comparator 15d are circuit elements that are particularly sensitive to noise. Therefore, the input wiring group 15f for these circuit elements must be designed not to particularly pick up noise. For this reason, the drawing is drawn with thick lines.

【0008】なお、図8は、三角波発振回路15eと、
ノイズに敏感な回路素子の入力配線群15fを共にプリ
ドラィバーIC8に集積した場合の例である。また、図
9は、三角波発振回路15eと、ノイズに敏感な回路素
子の入力配線群15fを集積化したプリドラィバーIC
8に代えて、三角波発振回路15eを集積せず、独立さ
せたプリドラィバIC8aを用いた場合で、このため、
ノイズに敏感な素子の入力配線群15fの一部も集積化
されず、ワイヤからなる入力配線群15gとなっている
例である。
FIG. 8 shows a triangular wave oscillation circuit 15e,
This is an example in which the input wiring group 15f of the circuit element sensitive to noise is integrated in the pre-driver IC 8 together. FIG. 9 shows a pre-driver IC in which a triangular wave oscillation circuit 15e and an input wiring group 15f of circuit elements sensitive to noise are integrated.
In place of the triangular wave oscillation circuit 15e, an independent pre-driver IC 8a is used in place of the triangular wave oscillation circuit 15e.
In this example, a part of the input wiring group 15f of the element that is sensitive to noise is not integrated, and the input wiring group 15g is formed of wires.

【0009】ここで、ノイズに敏感な回路素子とは、振
幅が0.1〔V〕程度で、パルス幅が100〔ns〕程度
のノイズでも誤動作を起こす虞れのある回路素子のこと
であり、上記したように、フリップ・フロップ、オペア
ンプ、コンパレータなどが該当する。
Here, the circuit element which is sensitive to noise is a circuit element having an amplitude of about 0.1 [V] and a pulse width of about 100 [ns] which may cause a malfunction. As described above, flip-flops, operational amplifiers, comparators, and the like are applicable.

【0010】そして、このような商用電源を扱うモータ
用パワーモジュールの場合、一般にパワースイッチング
素子群6のオン・オフ時に発生する電圧変動によるノイ
ズのため、上記したように、プリドライバIC8が誤動
作することがある。そして、この誤動作は、電源電圧が
高いほど起き易く、また、パワースイッチング素子群6
がIGBT、MOSなど、スイッチング速度が速い素子
の場合ほど起き易い。
In the case of such a power module for a motor that handles a commercial power supply, the predriver IC 8 malfunctions as described above due to noise caused by voltage fluctuations generated when the power switching element group 6 is turned on and off. Sometimes. The malfunction is more likely to occur as the power supply voltage increases, and the power switching element group 6
Is more likely to occur in the case of an element having a higher switching speed, such as IGBT and MOS.

【0011】これを、プリドライバIC8側でみれば、
それの誤動作は、フリップ・フロップ、オペアンプ、コ
ンパレータなど、ノイズに敏感な回路素子の入力配線群
15eにノイズが乗った場合が最も敏感に起きる。これ
は、通常のC−MOSロジックでは多少のノイズで出力
が反転することはないが、フリップ・フロップ、オペア
ンプ、コンパレータなどの回路は微小なノイズでも出力
が反転し易く、誤動作してしまうためである。
When this is viewed on the pre-driver IC 8 side,
The malfunction occurs most sensitively when noise is applied to the input wiring group 15e of a circuit element that is sensitive to noise, such as a flip-flop, an operational amplifier, and a comparator. This is because the output is not inverted by a small amount of noise in a normal C-MOS logic, but the output of a flip-flop, an operational amplifier, a comparator and the like is easily inverted even by a small amount of noise, and malfunctions. is there.

【0012】そこで、これらの誤動作を防ぐため、従来
技術によるパワーモジュールでは、図6に示すように、
第2の絶縁層4に基板アース用ホール12を設け、第2
の金属基板3を、ワイヤ20によるボンディングで、金
属配線層5のパワーグラウンド(装置の回路系での共通
電位部分)を形成している部分に接続し、接地する方式
が一般的に用いられており、これによれば、第2の金属
基板3が一定電位に固定されるので、パワースイッチン
グ素子群6のスイッチングノイズがプリドライバIC8
に影響することはなく、誤動作の虞れを充分に抑えるこ
とができる。
Therefore, in order to prevent these malfunctions, the power module according to the prior art, as shown in FIG.
A hole 12 for grounding the substrate is provided in the second insulating layer 4,
In general, a method of connecting the metal substrate 3 to a portion of the metal wiring layer 5 forming a power ground (a common potential portion in a circuit system of the device) by bonding with a wire 20 and grounding the metal substrate 3 is used. According to this, since the second metal substrate 3 is fixed at a constant potential, the switching noise of the power switching element group 6 is reduced by the pre-driver IC 8.
, And the possibility of malfunction can be sufficiently suppressed.

【0013】しかして、他方、パワースイッチング素子
群6は、その名の通りパワーを扱うため、放熱フィンで
冷却する必要があるが、ここで、一般に、放熱フィンの
電位は、安全性などの面から規制がされていて、パワー
グラウンドに対してフローティングにする必要がある。
そこで、このため、従来技術では、図6に示すように、
第1の金属基板1は、第1の絶縁層2により、第2の金
属基板3から絶縁してある。
On the other hand, the power switching element group 6 needs to be cooled by a radiation fin in order to handle power as its name implies. However, in general, the potential of the radiation fin depends on safety and other aspects. And must be floating with respect to the power ground.
Therefore, for this reason, in the prior art, as shown in FIG.
The first metal substrate 1 is insulated from the second metal substrate 3 by the first insulating layer 2.

【0014】なお、この種の技術として、関連するもの
としては、特開平3−218060号、特開平4−34
6260号の各公報を挙げることができる。
As related techniques of this kind, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 3-218060 and 4-34
No. 6260 can be cited.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術は、パワ
ースイッチング素子群と制御回路を絶縁層を介して共通
の金属基板上に配置したパワーモジュールにおいて、パ
ワースィッチング素子群からのスィッチングノイズによ
る制御回路の誤動作防止と、良好な放熱性の保持の両立
の点について配慮がされておらず、パワーモジュール全
体の大型化とコストアップの低減の点で問題があった。
According to the prior art, in a power module in which a power switching element group and a control circuit are arranged on a common metal substrate via an insulating layer, a control circuit based on switching noise from the power switching element group is provided. No consideration has been given to both the prevention of malfunction and the retention of good heat dissipation, and there has been a problem in terms of increasing the size of the entire power module and reducing the cost.

【0016】すなわち、一般に、絶縁層は熱伝導性が低
く、放熱系での熱抵抗増加の大きな要因となる。しかる
に、従来技術では、図6から明らかなように、絶縁層と
して、第1の絶縁層2と第2の絶縁層4が用いられてお
り、これによりノイズによる誤動作の問題は一応解決さ
れているものの、絶縁層が2層も必要なため、熱抵抗が
大きくなり易く、放熱性を充分に得ることが困難にな
り、このため、大きな放熱フィンが必要になるなどの結
果、モジュールが大型化し、コストアップになり易くな
ってしまうのである。また、従来技術では、2層の絶縁
層を必要とする点でも、モジュールがコストアップにな
ってしまうのである。
That is, generally, the insulating layer has low thermal conductivity, which is a major factor in increasing the thermal resistance in the heat dissipation system. However, in the related art, as is apparent from FIG. 6, the first insulating layer 2 and the second insulating layer 4 are used as the insulating layers, whereby the problem of malfunction due to noise is temporarily solved. However, since two insulating layers are required, the thermal resistance tends to increase, and it is difficult to obtain sufficient heat radiation. As a result, large heat radiation fins are required. The cost is likely to increase. Further, in the prior art, the cost of the module is increased in that two insulating layers are required.

【0017】本発明の目的は、駆動制御回路での誤動作
防止と良好な放熱性の保持の両立が可能で、小形化とコ
ストの低減化が容易に得られるようにしたパワーモジュ
ールを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a power module capable of simultaneously preventing malfunction in a drive control circuit and maintaining good heat dissipation, and which can easily be reduced in size and cost. It is in.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記目的は、誘電体分離
構造の集積回路からなる駆動制御回路と、この駆動制御
回路により駆動制御されるパワースイッチング素子群と
を備えたパワーモジュールにおいて、第1の絶縁層を一
方の面に有する金属基板と、上記第1の絶縁層の露出面
の一部に配置した多結晶半導体層からなる導電層と、
導電層の露出面に配置した第2の絶縁層と、上記導電
層を接地電位に保つ導電手段とを設け、上記パワースイ
ッチング素子群を上記第1の絶縁層の露出面に配置し、
上記導電層が上記駆動制御回路を構成する集積回路の多
結晶半導体層で構成され、上記第2の絶縁層が上記集積
回路を誘電体分離構造にするための絶縁膜で構成される
ようにして、上記駆動制御回路を上記第1の絶縁層の露
出面に配置することにより達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a dielectric isolation device.
In a power module including a drive control circuit composed of an integrated circuit having a structure and a power switching element group driven and controlled by the drive control circuit, a metal substrate having a first insulating layer on one surface; A conductive layer composed of a polycrystalline semiconductor layer disposed on a part of the exposed surface of the insulating layer ;
A second insulating layer disposed on the exposed surface of serial conductive layer, provided the conductive means to maintain the conductive layer to the ground potential, the power switching element group are arranged on the exposed surface of the first insulating layer,
The conductive layer has a large number of integrated circuits constituting the drive control circuit.
A crystalline semiconductor layer, wherein the second insulating layer is integrated
Consists of an insulating film to make the circuit a dielectric isolation structure
Thus, the present invention is achieved by disposing the drive control circuit on the exposed surface of the first insulating layer .

【0019】[0019]

【作用】第1の絶縁層は、パワースィッチング素子群が
第1の絶縁層を介しただけで直ちに第1の金属基板に接
するようし、パワースィッチング素子群と第1の金属基
板の間での熱抵抗の増加を最小限に抑えるように働く。
従って、パワースィッチング素子群で発生した熱は有効
に第1の金属基板に伝達されるので、充分に冷却効果を
発揮させることができる。
The first insulating layer allows the power switching element group to immediately come into contact with the first metal substrate only through the first insulating layer. The first insulating layer is provided between the power switching element group and the first metal substrate. It works to minimize the increase in thermal resistance.
Therefore, the heat generated in the power switching element group is effectively transmitted to the first metal substrate, so that a sufficient cooling effect can be exerted.

【0020】また、接地電位に保たれている導電層は、
駆動制御回路と第1の金属基板の間に位置し、静電的な
遮蔽として働く。従って、パワースィッチング素子群か
らのノイズは、この導電層により有効に阻止されるの
で、駆動制御回路が誤動作する虞れを充分に無くすこと
ができる。
The conductive layer kept at the ground potential
It is located between the drive control circuit and the first metal substrate and serves as an electrostatic shield. Therefore, noise from the power switching element group is effectively blocked by this conductive layer, and the possibility that the drive control circuit malfunctions can be sufficiently eliminated.

【0021】この結果、駆動制御回路での誤動作防止と
良好な放熱性の保持の両立が可能になり、小形化とコス
トの低減化が得られることになる。
As a result, it is possible to prevent malfunction in the drive control circuit and to maintain good heat dissipation, thereby achieving downsizing and cost reduction.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明によるパワーモジュールについ
て、図示の実施例により詳細に説明する。図1は、本発
明の第1の実施例で、この実施例では、まず、放熱機能
とモジュール全体の基板としての機能とを果たす第1の
金属基板1上には、従来技術と同様に、第1の絶縁層2
が設けられている。しかして、この実施例では、パワー
スィッチング素子群6は、第1の金属基板1上にある第
1の絶縁層2の露出面(第1の金属基板1に接している
面と反対側の面)に形成してある金属配線層5aによ
り、この第1の絶縁層2の露出面に搭載されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a power module according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In this embodiment, first, on a first metal substrate 1 which performs a heat radiation function and a function as a substrate of the entire module, as in the prior art, First insulating layer 2
Is provided. In this embodiment, the power switching element group 6 is formed on the exposed surface of the first insulating layer 2 on the first metal substrate 1 (the surface opposite to the surface in contact with the first metal substrate 1). ) Is mounted on the exposed surface of the first insulating layer 2 by means of the metal wiring layer 5a formed in FIG.

【0023】一方、この実施例でも、従来技術と同様
に、第2の絶縁層4に設けてある基板アース用ホール1
2を介して、ワイヤ20で金属配線層5に接続されるこ
とにより接地電位に保たれた導電層を形成する第2の金
属基板3を有しているが、この実施例では、この第2の
金属基板3は、第1の絶縁層2の露出面の全面ではなく
て、図示のように、その一部で、パワースイッチング素
子群6が配置されていない部分にだけ配置されている。
On the other hand, also in this embodiment, as in the prior art, the substrate ground hole 1 provided in the second insulating layer 4 is provided.
2 has a second metal substrate 3 which is connected to a metal wiring layer 5 by a wire 20 via a wire 2 to form a conductive layer maintained at the ground potential. The metal substrate 3 is not disposed on the entire exposed surface of the first insulating layer 2 but is disposed only on a portion of the first insulating layer 2 where the power switching element group 6 is not disposed, as shown in FIG.

【0024】そして、この第2の金属基板3上に設けて
ある第2の絶縁層4の露出面(第2の金属基板3に接し
ている面と反対側の面)に、上記パワースィッチング素
子群6を駆動し制御するための駆動制御回路を集積回路
化したプリドラィバIC8を配置してある。なお、この
プリドラィバIC8は、図8に示したように、三角波発
振回路15eも内蔵して集積化したICである。
The exposed surface of the second insulating layer 4 provided on the second metal substrate 3 (the surface opposite to the surface in contact with the second metal substrate 3) is provided with the power switching element. A pre-driver IC 8 in which a drive control circuit for driving and controlling the group 6 is integrated is provided. The pre-driver IC 8 is an integrated IC that also incorporates a triangular wave oscillation circuit 15e as shown in FIG.

【0025】この結果、まず、この実施例では、プリド
ラィバIC8とパワースィッチング素子群6は同一の基
板上には配置されておらず、独立した金属基板に配置さ
れており、且つ、このとき、接地電位に保持されている
第2の金属基板3による遮蔽機能により、パワースィッ
チング素子群6からのスィッチングノイズによる影響が
抑えられるので、プリドラィバIC8が誤動作するのを
確実に防止することができる。
As a result, in this embodiment, first, in this embodiment, the pre-driver IC 8 and the power switching element group 6 are not arranged on the same substrate, but are arranged on an independent metal substrate. Since the effect of the switching noise from the power switching element group 6 is suppressed by the shielding function of the second metal substrate 3 held at the potential, the malfunction of the pre-driver IC 8 can be reliably prevented.

【0026】同時に、この実施例では、パワースィッチ
ング素子群6は、放熱用の第1の金属基板1の面に、第
1の絶縁層2を介しただけで直接配置されているので、
パワースィッチング素子群6から第1の金属基板1まで
の熱伝達経路での熱抵抗は、従来技術よりも大幅に低減
されるので、放熱効果を充分に向上させることができ
る。
At the same time, in this embodiment, the power switching element group 6 is directly disposed on the surface of the first metal substrate 1 for heat radiation only with the first insulating layer 2 interposed therebetween.
Since the thermal resistance in the heat transfer path from the power switching element group 6 to the first metal substrate 1 is significantly reduced as compared with the related art, the heat radiation effect can be sufficiently improved.

【0027】従って、この実施例によれば、駆動制御回
路での誤動作防止と、パワースイッチング素子群での良
好な放熱性の保持の両立が可能になり、小形化とコスト
の低減化を容易に得ることができる。
Therefore, according to this embodiment, it is possible to prevent malfunction in the drive control circuit and to maintain good heat dissipation in the power switching element group, and it is easy to reduce the size and cost. Obtainable.

【0028】次に、図2は、本発明の第2の実施例で、
図9に示したように、三角波発振回路15eを外付けに
したプリドラィバIC8aを用いた場合の実施例で、こ
のため、プリドラィバIC8aと、三角波発振回路15
eとが、それぞれ第2の金属基板3上に設けてある第2
の絶縁層4の露出面に配置されている。そして、これら
の間が入力配線群15gより接続されて構成されてい
る。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 9, this embodiment uses a pre-driver IC 8a having an externally attached triangular wave oscillating circuit 15e. For this reason, the pre-driver IC 8a and the triangular wave oscillating circuit 15e are used.
e are provided on the second metal substrate 3 respectively.
Is disposed on the exposed surface of the insulating layer 4. These are connected by an input wiring group 15g.

【0029】従って、この実施例によっても、駆動制御
回路での誤動作防止と、パワースイッチング素子群での
良好な放熱性の保持が両立されるようになり、小形化と
コストの低減化を容易に得ることができる。
Therefore, according to this embodiment, the malfunction prevention in the drive control circuit and the good heat radiation in the power switching element group can be achieved at the same time, and the miniaturization and the cost reduction can be easily achieved. Obtainable.

【0030】次に、図3は、本発明の第3の実施例で、
プリドラィバICとして、誘電体分離構造の集積回路を
用い、上記実施例における第2の金属基板3からなる導
電層が、この誘電体分離構造の集積回路を構成している
多結晶半導体層で構成され、第2の絶縁層4が上記誘電
体分離構造のための絶縁膜で構成されるようにした実施
例で、図3において、7が、この誘電体分離構造の集積
回路からなるプリドラィバICである。
Next, FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention.
As the pre-driver IC, an integrated circuit having a dielectric isolation structure is used, and the conductive layer formed of the second metal substrate 3 in the above embodiment is formed of a polycrystalline semiconductor layer constituting the integrated circuit having the dielectric isolation structure. In this embodiment, the second insulating layer 4 is formed of an insulating film for the above-mentioned dielectric isolation structure. In FIG. 3, reference numeral 7 denotes a pre-driver IC comprising an integrated circuit having this dielectric isolation structure. .

【0031】このプリドラィバIC7は、基体となる多
結晶半導体層7aを備えていて、その一表面上には、絶
縁膜7cにより各々分離され、電気的に独立した島状の
単結晶半導体領域7bが複数個形成してあり、この単結
晶半導体領域7bの主表面上に、図8に示した種々の回
路デバィスが形成され、これにより、パワースィッチン
グ素子群6を駆動制御するのに必要な駆動制御回路が構
成されている。
The pre-driver IC 7 includes a polycrystalline semiconductor layer 7a serving as a base. On one surface of the pre-driver IC 7, an electrically independent island-shaped single crystal semiconductor region 7b separated by an insulating film 7c is provided. A plurality of circuit devices shown in FIG. 8 are formed on the main surface of the single-crystal semiconductor region 7b, so that the drive control necessary to drive and control the power switching element group 6 is formed. The circuit is configured.

【0032】そして、この多結晶半導体層7aは、パワ
ースィッチング素子群6と同様に、第1の絶縁層2を介
して、第1の金属基板1の表面に直接配置され、さら
に、ワイヤ20により接地電位点に接続されるようにな
っており、この結果、図1及び図2の実施例で用いられ
ている第2の金属基板3と、第2の絶縁層4は、何れも
配置されていない。
The polycrystalline semiconductor layer 7 a is disposed directly on the surface of the first metal substrate 1 via the first insulating layer 2, similarly to the power switching element group 6. The second metal substrate 3 and the second insulating layer 4 used in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are both arranged. Absent.

【0033】従って、この実施例によれば、多結晶半導
体層7aの電位が、ワイヤ20により接地電位点に接続
されたことにより、接地電位に固定されることになり、
この結果、多結晶半導体層7aが遮蔽用の導電層として
機能し、パワースィッチング素子群6からのスィッチン
グノイズを効果的に遮蔽してしまうので、リドラィバI
C7に対するノイズの影響が抑えられ、この結果、プリ
ドラィバIC7の誤動作を確実に防止することができ
る。
Therefore, according to this embodiment, the potential of the polycrystalline semiconductor layer 7a is fixed to the ground potential by being connected to the ground potential point by the wire 20.
As a result, the polycrystalline semiconductor layer 7a functions as a conductive layer for shielding, and effectively blocks the switching noise from the power switching element group 6, so that the redriver I
The influence of noise on C7 is suppressed, and as a result, malfunction of predriver IC7 can be reliably prevented.

【0034】また、この図3の実施例によれば、図1及
び図2の実施例で用いられている第2の金属基板3と、
第2の絶縁層4が不要になり、さらに、プリドラィバI
C7も、パワースィッチング素子群6と同じく、放熱用
の第1の金属基板1上に配置されているので、このプリ
ドラィバIC7も含めて、放熱効果を上げることがで
き、この結果、パワーモジュール全体の小型化とコスト
の低減化容易に得ることができる。
According to the embodiment of FIG. 3, the second metal substrate 3 used in the embodiment of FIGS.
The second insulating layer 4 becomes unnecessary, and the pre-driver I
C7 is also disposed on the first metal substrate 1 for heat dissipation as in the case of the power switching element group 6, so that the heat dissipation effect including the pre-driver IC 7 can be improved, and as a result, the entire power module can be improved. Size reduction and cost reduction can be easily obtained.

【0035】図4は、プリドラィバIC7の詳細を示し
たもので、図示のように、多結晶半導体層7aの表面に
露出した部分の一部と、単結晶半導体領域7bの主表面
の一部には絶縁層22が設けられており、これにより、
多結晶半導体層7aにコンタクトした配線層23と、ノ
イズに敏感な素子の入力配線層15gとが形成されてい
る。そして、この配線層23がワイヤ20によりパワー
グランドに接続され、これにより、多結晶半導体層7a
の電位が接地電位に固定されるようになっている。
FIG. 4 shows the details of the pre-driver IC7. As shown in FIG. 4, a portion of the portion exposed on the surface of the polycrystalline semiconductor layer 7a and a portion of the main surface of the single crystal semiconductor region 7b are shown. Is provided with an insulating layer 22, whereby
A wiring layer 23 in contact with the polycrystalline semiconductor layer 7a and an input wiring layer 15g of a device sensitive to noise are formed. Then, the wiring layer 23 is connected to the power ground by the wire 20, whereby the polycrystalline semiconductor layer 7a
Is fixed to the ground potential.

【0036】次に、図5は、誘電体分離構造で、且つ誘
電体分離基板方式の集積回路からなるプリドラィバIC
の他の一実施例で、図において、70が、この実施例に
よるプリドラィバICを表わす。このプリドラィバIC
70は、基板となる第1の単結晶半導体層24を備えて
おり、その表面に、絶縁膜7c、7dにより各々分離さ
れ、電気的に独立した島状の単結晶半導体領域7bを複
数個形成し、その主表面上に、図8に示した種々の回路
デバィスを形成し、パワースィッチング素子群6を駆動
制御するのに必要な駆動制御回路が構成されるようなっ
ている。
FIG. 5 shows a pre-driver IC having a dielectric isolation structure and a dielectric isolation substrate type integrated circuit.
In another embodiment, in the figure, 70 represents a pre-driver IC according to this embodiment. This pre-driver IC
Numeral 70 includes a first single-crystal semiconductor layer 24 serving as a substrate, and a plurality of electrically isolated island-shaped single-crystal semiconductor regions 7b separated by insulating films 7c and 7d are formed on the surface thereof. Then, on the main surface, various circuit devices shown in FIG. 8 are formed, and a drive control circuit necessary to drive and control the power switching element group 6 is configured.

【0037】このプリドラィバIC70は、単結晶半導
体層24の他方の面を、第1の絶縁層2の表面に形成さ
れている金属配線層5の表面に接着させることにより、
第1の絶縁層2を介して第1の金属基板1の上に配置さ
れることになる。そして、金属配線層5はワィヤ8によ
り接地電位に接続される。
The pre-driver IC 70 is formed by bonding the other surface of the single crystal semiconductor layer 24 to the surface of the metal wiring layer 5 formed on the surface of the first insulating layer 2.
It will be arranged on the first metal substrate 1 via the first insulating layer 2. Then, the metal wiring layer 5 is connected to a ground potential by a wire 8.

【0038】従って、この図5の実施例では、単結晶半
導体層24が絶縁膜7dにより分離されて誘電体分離基
板を形成し、その電位が接地電位に固定されるので、こ
の単結晶半導体層24が、単結晶半導体領域7bに形成
されている回路デバイスと、ノイズに敏感な素子の入力
配線層15gに対する遮蔽機能を果たすことになり、図
3の実施例と同等の効果を得ることができる。
Therefore, in the embodiment shown in FIG. 5, the single crystal semiconductor layer 24 is separated by the insulating film 7d to form a dielectric isolation substrate, and its potential is fixed to the ground potential. 24 serves as a shielding function for the circuit device formed in the single crystal semiconductor region 7b and the input wiring layer 15g of the element sensitive to noise, and the same effect as that of the embodiment of FIG. 3 can be obtained. .

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、パワースィッチング素
子群からのスィッチングノイズによる制御回路の誤動作
を防止できると共に、パワースィッチング素子群下の第
2の金属基板と第2の絶縁層が不要になるので、パワー
スィッチング素子群を放熱用の基板上に直接配置し放熱
効果を上げることが可能になり、パワーモジュール全体
の小型化とコストの低減化が容易に実現できる。
According to the present invention, malfunction of the control circuit due to switching noise from the power switching element group can be prevented, and the second metal substrate and the second insulating layer below the power switching element group become unnecessary. Therefore, it is possible to arrange the power switching element group directly on the substrate for heat dissipation to enhance the heat dissipation effect, and to easily realize the miniaturization and cost reduction of the whole power module.

【0040】また、発明によれば、プリドライバ回路な
どの駆動制御回路の誘電体分離構造が活かされ、第2の
導電層と第2の絶縁層を別途設ける必要が無くなるの
で、コストの低減化を更に図ることができる。
Further, according to the present invention, the dielectric isolation structure of the drive control circuit such as the pre-driver circuit is utilized, and it is not necessary to separately provide the second conductive layer and the second insulating layer, so that the cost can be reduced. Can be further achieved.

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

【図1】本発明によるパワーモジュールの第1の実施例
を示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing a first embodiment of a power module according to the present invention.

【図2】本発明によるパワーモジュールの第2の実施例
を示す側面図である。
FIG. 2 is a side view showing a second embodiment of the power module according to the present invention.

【図3】本発明によるパワーモジュールの第3の実施例
を示す側面図である。
FIG. 3 is a side view showing a third embodiment of the power module according to the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例におけるプリドラィバI
Cの一例を示す側断面図である。
FIG. 4 shows a pre-driver I according to a third embodiment of the present invention.
It is side sectional drawing which shows an example of C.

【図5】本発明の第3の実施例であるプリドラィバIC
の他の一例を示す側断面図である。
FIG. 5 is a pre-driver IC according to a third embodiment of the present invention;
It is a sectional side view which shows another example of.

【図6】パワーモジュールの従来例を示す側面図であ
る。
FIG. 6 is a side view showing a conventional example of a power module.

【図7】三相ブラシレスモータ駆動装置が搭載されたパ
ワーモジュールの一例を示すブロック構成図である。
FIG. 7 is a block diagram showing an example of a power module on which a three-phase brushless motor driving device is mounted.

【図8】三相ブラシレスモータ駆動装置が搭載されたパ
ワーモジュールにおける駆動制御回路の一例を示すブロ
ック構成図である。
FIG. 8 is a block diagram showing an example of a drive control circuit in a power module equipped with a three-phase brushless motor drive device.

【図9】三相ブラシレスモータ駆動装置が搭載されたパ
ワーモジュールにおける駆動制御回路の他の一例を示す
ブロック構成図である。
FIG. 9 is a block diagram showing another example of the drive control circuit in the power module equipped with the three-phase brushless motor drive device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の金属基板 2 第1の絶縁層 3 第2の金属基板 4 第2の絶縁層 5 金属配線層 6 パワースィッチング素子群 7 誘電体分離方式の集積回路で構成したプリドラィバ
IC 7a 多結晶半導体層 7b 単結晶半導体 7c、7d 絶縁膜 8、8a プリドラィバーIC 12 基板アース用ホール 13 商用交流電源 14 直流変換器 15 制御回路 15a 第1の制御回路 15b フリップ・フロップ回路 15c 第2の制御回路 15d 比較器 15e 三角波発振回路 15f 入力配線群 15g 入力配線群 16 駆動回路 17 三相ブラシレスモータ 20 ワィヤ 21 ノイズに敏感な素子の入力配線群 22 絶縁層 23 配線層 24 単結晶半導体層 70 誘電体分離基板を使用した第2のプリドラィバー
IC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st metal substrate 2 1st insulating layer 3 2nd metal substrate 4 2nd insulating layer 5 metal wiring layer 6 power switching element group 7 predriver IC 7a comprised by the dielectric isolation type integrated circuit 7a polycrystalline semiconductor Layer 7b Single-crystal semiconductor 7c, 7d Insulating film 8, 8a Predriver IC 12 Substrate ground hole 13 Commercial AC power supply 14 DC converter 15 Control circuit 15a First control circuit 15b Flip-flop circuit 15c Second control circuit 15d Comparison Device 15e Triangular wave oscillation circuit 15f Input wiring group 15g Input wiring group 16 Drive circuit 17 Three-phase brushless motor 20 Wire 21 Input wiring group of element sensitive to noise 22 Insulating layer 23 Wiring layer 24 Single crystal semiconductor layer 70 Dielectric separating substrate Second pre-driver IC used

フロントページの続き (72)発明者 三浦 雅人 茨城県日立市弁天町三丁目10番2号 日 立原町電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−167006(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 25/04 Continuation of front page (72) Inventor Masato Miura 3-1-2, Bentencho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Tachihara-cho Electronic Industry Co., Ltd. (56) References JP-A-5-167006 (JP, A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 25/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 誘電体分離構造の集積回路からなる駆動
制御回路と、この駆動制御回路により駆動制御されるパ
ワースイッチング素子群とを備えたパワーモジュールに
おいて、 第1の絶縁層を一方の面に有する金属基板と、 上記第1の絶縁層の露出面の一部に配置した多結晶半導
体層からなる導電層と、上記 導電層の露出面に配置した第2の絶縁層と、 上記導電層を接地電位に保つ導電手段とを設け、 上記パワースイッチング素子群を上記第1の絶縁層の露
出面に配置し、上記導電層が上記駆動制御回路を構成する集積回路の多
結晶半導体層で構成され、上記第2の絶縁層が上記集積
回路を誘電体分離構造にするための絶縁膜で構成される
ようにして、 上記駆動制御回路を上記第1の絶縁層の露
出面に配置したことを特徴とするパワーモジュール。
1. A power module comprising a drive control circuit composed of an integrated circuit having a dielectric isolation structure and a power switching element group driven and controlled by the drive control circuit, wherein a first insulating layer is provided on one surface. And a polycrystalline semiconductor disposed on a part of the exposed surface of the first insulating layer.
A conductive layer made of the body layer, a second insulating layer disposed on the exposed surface of the conductive layer, provided the conductive means to maintain the conductive layer to the ground potential, the first insulating layer to the power switching element group The conductive layer is disposed on the exposed surface of
A crystalline semiconductor layer, wherein the second insulating layer is integrated
Consists of an insulating film to make the circuit a dielectric isolation structure
The power module , wherein the drive control circuit is arranged on the exposed surface of the first insulating layer .
【請求項2】 請求項1の発明において、 上記駆動制御回路が、プリドライバ回路と、ノイズに敏
感な素子の入力配線群とを備え、 この入力配線群が上記プリドライバ回路と共に集積化さ
れていることを特徴とするパワーモジュール。
2. The invention according to claim 1, wherein the drive control circuit includes a pre-driver circuit and an input wiring group of an element sensitive to noise, and the input wiring group is integrated with the pre-driver circuit. A power module characterized in that:
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