JP6236553B1 - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
本発明の半導体装置(10)は、装置本体(20)と、装置本体(20)から突出する電源端子(31,32,33)、出力端子(34,35,36)及びグランド端子(37,38,39)と、を有する回路ユニット(41,42,43)を少なくとも1つ備え、出力端子(34,35,36)とグランド端子(37,38,39)とが、装置本体(20)に対して互いに逆向きに突出し、電源端子(31,32,33)は、グランド端子(37,38,39)と同じ向きに突出すると共に、出力端子(34,35,36)及びグランド端子(37,38,39)の配列方向に直交する方向にずれて位置する。
Description
本発明は、半導体装置に関する。
従来、例えば、図5に示すように、半導体装置200が、電源端子201,205、出力端子202,204,206及びグランド端子203,207を備えている。半導体装置200では、これらの三種の端子は、装置本体220の封止樹脂230から同じ向きに突出している。一方、ゲート端子208〜213は、装置本体220の封止樹脂230から、前記の三種の端子とは逆向きに突出している(例えば、特許文献1)。
半導体装置200は、電流が電源端子201から装置本体220の回路を通って出力端子202まで流れる第一電流経路301と、電流が出力端子202とグランド端子203との間を流れる第二電流経路302とを有する。
半導体装置200は、電流が電源端子205から装置本体220の回路を通って出力端子204まで流れる第一電流経路303や、電流が出力端子204とグランド端子203との間を流れる第二電流経路304を有する。
半導体装置200は、電流が電源端子205から装置本体220の回路を通って出力端子206まで流れる第一電流経路305や、電流が出力端子206とグランド端子207との間を流れる第二電流経路306を有する。
半導体装置200は、電流が電源端子205から装置本体220の回路を通って出力端子204まで流れる第一電流経路303や、電流が出力端子204とグランド端子203との間を流れる第二電流経路304を有する。
半導体装置200は、電流が電源端子205から装置本体220の回路を通って出力端子206まで流れる第一電流経路305や、電流が出力端子206とグランド端子207との間を流れる第二電流経路306を有する。
半導体装置200では、例えば、第一電流経路301が、電流が流れる向きを変えるための折り返し部301Aを有する。第二電流経路302が、電流が流れる向きを変えるための折り返し部302Aを有する。
しかしながら、第一電流経路301の折り返し部301Aや第二電流経路302の折り返し部302Aが存在すると、それぞれの電流経路が長くなってしまう。また、装置本体220内に折り返し部301A,302Aを設けるための場所が必要となる。そのため、半導体装置200の寸法、特に端子の配列方向(図5において紙面の左右方向)の寸法が大きくなり、半導体装置200の小型化が難しくなることがある。
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、電流経路の長さを短くできるとともに、小型化を図ることができる半導体装置を提供することにある。
上記問題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置は、装置本体と、前記装置本体から突出する電源端子、出力端子、ゲート端子、及びグランド端子と、を有する回路ユニットを少なくとも1つ備え、前記出力端子と前記グランド端子とが、前記装置本体に対して互いに逆向きに突出し、前記電源端子は、前記グランド端子と同じ向きに突出すると共に、前記出力端子及び前記グランド端子の配列方向に直交する方向にずれて位置し、前記電源端子と前記ゲート端子とが、前記装置本体に対して互いに逆向きに突出し、前記電源端子、前記出力端子及び前記グランド端子の幅は、前記ゲート端子の幅よりも大きく、前記装置本体は、前記電源端子に接続された電源配線板と、前記グランド端子に接続されたグランド配線板と、前記出力端子に接続された出力配線板と、前記ゲート端子に接続されたゲート配線板とを備え、前記電源配線板は、前記出力端子及び前記グランド端子の配列方向に直交する方向に連続する幅狭部と幅広部を複数組有し、前記出力配線板は、前記出力端子及び前記グランド端子の配列方向に直交する方向に連続する幅狭部と幅広部を有し、前記グランド配線板は、前記電源配線板の幅狭部を介して、前記出力配線板の幅広部に向かい合うように配置され、前記電源配線板の幅広部は、前記出力配線板の幅狭部に向かい合うように配置され、前記電源配線板の幅広部は、前記電源配線板の前記幅狭部に対して、前記電源端子と同じ向きに突出しており、前記出力配線板の前記幅広部は、前記出力配線板の前記幅狭部に対して、前記出力端子と同じ向きに突出しており、前記グランド配線板は、前記電源配線板のうち前記幅広部が突出している面側において、前記電源配線板の前記幅狭部に隣接し、前記ゲート配線板は、前記出力配線板の前記幅狭部に隣接する第一ゲート配線板と、互いに隣接する2つの回路ユニットの前記出力配線板の間に配置された第二ゲート配線板とを有することを特徴とする。
本発明の半導体装置によれば、出力端子と前記グランド端子とが、装置本体に対して互いに逆向きに突出し、電源端子は、グランド端子と同じ向きに突出すると共に、出力端子及びグランド端子の配列方向に直交する方向にずれて位置するため、電流経路には、従来のような折り返し部が現われない。これにより、電流経路の長さを短くすることができる。また、半導体装置の小型化を図ることができる。
以下、本発明の一実施形態による半導体装置について、図面を参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態の半導体装置10は、装置本体20と、装置本体20から突出する電源端子31,32,33、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39と、をそれぞれ有する回路ユニット41,42,43を備えている。
装置本体20は、回路ユニット41,42,43のそれぞれに対応する装置単位21,22,23が一体化されてなるものである。回路ユニット41,42,43は、半導体装置10の長手方向(図1における左右方向)に沿って、この順に配置されている。
図1に示すように、本実施形態の半導体装置10は、装置本体20と、装置本体20から突出する電源端子31,32,33、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39と、をそれぞれ有する回路ユニット41,42,43を備えている。
装置本体20は、回路ユニット41,42,43のそれぞれに対応する装置単位21,22,23が一体化されてなるものである。回路ユニット41,42,43は、半導体装置10の長手方向(図1における左右方向)に沿って、この順に配置されている。
第一回路ユニット41は、第一装置単位21と、第一装置単位21から突出する第一電源端子31、第一出力端子34及び第一グランド端子37と、を有する。
第二回路ユニット42は、第二装置単位22と、第二装置単位22から突出する第二電源端子32、第二出力端子35及び第二グランド端子38と、を有する。
第三回路ユニット43は、第三装置単位23と、第三装置単位23から突出する第三電源端子33、第三出力端子36及び第三グランド端子39と、を有する。
第一回路ユニット41と、第二回路ユニット42と、第三回路ユニット43とは、平面視した場合、略等しい形状をなしている。
第二回路ユニット42は、第二装置単位22と、第二装置単位22から突出する第二電源端子32、第二出力端子35及び第二グランド端子38と、を有する。
第三回路ユニット43は、第三装置単位23と、第三装置単位23から突出する第三電源端子33、第三出力端子36及び第三グランド端子39と、を有する。
第一回路ユニット41と、第二回路ユニット42と、第三回路ユニット43とは、平面視した場合、略等しい形状をなしている。
装置本体20は、回路ユニット41,42,43を被覆する封止樹脂50を有してもよい。その場合、電源端子31,32,33、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39は、封止樹脂50から突出している。
出力端子34,35,36とグランド端子37,38,39とは、装置本体20に対して互いに逆向きに突出している。言い換えれば、出力端子34,35,36とグランド端子37,38,39とは、装置本体20の長手方向に沿う側面から、その側面と垂直に、かつ互いに逆向きに突出している。
電源端子31,32,33は、グランド端子37,38,39と同じ向きに突出している。電源端子31,32,33は、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向に直交する方向にずれて位置する。
出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向とは、第一出力端子34から第一グランド端子37に向かう方向、第二出力端子35から第二グランド端子38に向かう方向、及び第三出力端子36から第三グランド端子39に向かう方向のことである。すなわち、電源端子31,32,33が、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向に直交する方向にずれて位置するとは、電源端子31,32,33が、出力端子34,35,36とグランド端子37,38,39を結ぶ直線上にはないことを意味する。
回路ユニット41,42,43は、装置本体20(装置単位21,22,23)から突出するゲート端子61〜66を有していてもよい。この場合、電源端子31,32,33とゲート端子61〜66とが、装置本体20に対して互いに逆向きに突出している。言い換えれば、電源端子31,32,33とゲート端子61〜66とは、装置本体20の長手方向に沿う側面から、その側面と垂直に互いに逆向きに突出している。
装置本体20が封止樹脂50を有する場合、ゲート端子61〜66は、封止樹脂50から突出している。
電源端子31,32,33、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の幅は、ゲート端子61〜66の幅よりも大きいことが好ましい。
装置本体20では、第一電源端子31から第一出力端子34に至る第一電流経路71の長さと、第二電源端子32から第二出力端子35に至る第一電流経路73の長さと、第三電源端子33から第三出力端子36に至る第一電流経路75の長さとが互いに対応することが好ましい。第一電流経路71の長さと、第一電流経路73の長さと、第一電流経路75の長さとが互いに対応するとは、これら3つの電流経路の長さが互いに等しいことと、これら3つの電流経路の長さの差が微小であることを意味する。
装置本体20では、第一出力端子34から第一グランド端子37に至る第二電流経路72の長さと、第二出力端子35から第二グランド端子38に至る第二電流経路74の長さと、第三出力端子36から第三グランド端子39に至る第二電流経路76の長さとが互いに対応することが好ましい。
第二電流経路72の長さと、第二電流経路74の長さと、第二電流経路76の長さとが互いに対応するとは、これら3つの電流経路の長さが互いに等しいことと、これら3つの電流経路の長さの差が微小であることを意味する。
第二電流経路72の長さと、第二電流経路74の長さと、第二電流経路76の長さとが互いに対応するとは、これら3つの電流経路の長さが互いに等しいことと、これら3つの電流経路の長さの差が微小であることを意味する。
装置本体20は、3つの装置単位21,22,23において共通の電源配線板24と、装置単位21,22,23においてそれぞれ個別に設けられたグランド配線板25,26,27と、装置単位21,22,23においてそれぞれ個別に設けられた出力配線板28,29,30とを有する。
電源配線板24と、グランド配線板25,26,27と、出力配線板28,29,30とは、互いに間隔を空けて配置されている。
電源配線板24と、グランド配線板25,26,27と、出力配線板28,29,30とは、互いに間隔を空けて配置されている。
電源配線板24は、装置本体20の長手方向に延びている。電源配線板24は、平面視した場合、その長手方向に沿って周期的な凹凸形状をなしている。言い換えれば、電源配線板24は、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向に直交する方向に連続する幅狭部24Aと幅広部24Bとをそれぞれ3つ有する。幅狭部24Aは、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向において幅が狭い。幅広部24Bは、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向において、幅狭部24Aよりも幅が広い。幅広部24Bは、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向において、幅狭部24Aの一方側(図1において上側)に突出している。
電源配線板24は、3つの回路ユニット41,42,43全体にわたって延在している。
3つの電源端子31,32,33は、電源配線板24の各幅広部24Bに接続され、各幅広部24Bから突出している。すなわち、3つの電源端子31,32,33と電源配線板24とが一体に形成されている。
電源配線板24は、3つの回路ユニット41,42,43全体にわたって延在している。
3つの電源端子31,32,33は、電源配線板24の各幅広部24Bに接続され、各幅広部24Bから突出している。すなわち、3つの電源端子31,32,33と電源配線板24とが一体に形成されている。
グランド配線板25,26,27は、電源配線板24のうち幅広部24Bが突出している面側において、電源配線板24の幅狭部24Aに隣接するように配置されている。
グランド端子37,38,39は、グランド配線板25,26,27に接続され、グランド配線板25,26,27から突出している。すなわち、グランド端子37,38,39とグランド配線板25,26,27とが一体に形成されている。
グランド端子37,38,39は、グランド配線板25,26,27に接続され、グランド配線板25,26,27から突出している。すなわち、グランド端子37,38,39とグランド配線板25,26,27とが一体に形成されている。
出力配線板28,29,30は、電源配線板24のうち幅広部24Bが突出している面とは反対の面側に配置されている。
出力配線板28,29,30は、平面視した場合、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向に直交する方向に連続する幅狭部28A,29A,30Aと幅広部28B,29B,30Bとを有する。幅狭部28A,29A,30Aは、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向において幅が狭い。幅広部28B,29B,30Bは、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向において、幅狭部28A,29A,30Aよりも幅が広い。幅広部28B,29B,30Bは、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向において、幅狭部28A,29A,30Aの一方側(図1において下側)に突出している。
出力端子34,35,36は、出力配線板28,29,30の幅広部28B,29B,30Bに接続され、幅広部28B,29B,30Bから突出している。すなわち、出力端子34,35,36と出力配線板28,29,30とが一体に形成されている。
出力配線板28,29,30は、平面視した場合、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向に直交する方向に連続する幅狭部28A,29A,30Aと幅広部28B,29B,30Bとを有する。幅狭部28A,29A,30Aは、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向において幅が狭い。幅広部28B,29B,30Bは、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向において、幅狭部28A,29A,30Aよりも幅が広い。幅広部28B,29B,30Bは、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向において、幅狭部28A,29A,30Aの一方側(図1において下側)に突出している。
出力端子34,35,36は、出力配線板28,29,30の幅広部28B,29B,30Bに接続され、幅広部28B,29B,30Bから突出している。すなわち、出力端子34,35,36と出力配線板28,29,30とが一体に形成されている。
グランド配線板25,26,27は、電源配線板24の幅狭部24Aを介して、出力配線板28,29,30の幅広部28B,29B,30Bに向かい合うように配置されている。
電源配線板24の幅広部24Bは、出力配線板28,29,30の幅狭部28A,29A,30Aに向かい合うように配置されている。
電源配線板24の幅広部24Bは、出力配線板28,29,30の幅狭部28A,29A,30Aに向かい合うように配置されている。
回路ユニット41,42,43がゲート端子61〜66を有する場合、装置本体20は、装置単位21,22,23においてそれぞれ設けられたゲート配線板81〜86を有する。
ゲート端子61〜66は、ゲート配線板81〜86に接続され、ゲート配線板81〜86から突出している。
ゲート端子61〜66は、ゲート配線板81〜86に接続され、ゲート配線板81〜86から突出している。
第一回路ユニット41において、第一ゲート配線板81は、第一出力配線板28の幅狭部28Aに隣接するように配置されている。また、第二ゲート配線板82は、第一出力配線板28と第二出力配線板29の間に配置されている。
第二回路ユニット42において、第三ゲート配線板83は、第二出力配線板29の幅狭部29Aに隣接するように配置されている。また、第四ゲート配線板84は、第二出力配線板29と第三出力配線板30の間に配置されている。
第三回路ユニット43において、第五ゲート配線板85は、第三出力配線板30の幅狭部30Aに隣接するように配置されている。また、第六ゲート配線板86は、第三出力配線板30における、第三出力端子36及び第三グランド端子39の配列方向の面に沿って配置されている。
第二回路ユニット42において、第三ゲート配線板83は、第二出力配線板29の幅狭部29Aに隣接するように配置されている。また、第四ゲート配線板84は、第二出力配線板29と第三出力配線板30の間に配置されている。
第三回路ユニット43において、第五ゲート配線板85は、第三出力配線板30の幅狭部30Aに隣接するように配置されている。また、第六ゲート配線板86は、第三出力配線板30における、第三出力端子36及び第三グランド端子39の配列方向の面に沿って配置されている。
電源配線板24のうち、電源端子31,32,33の基端部近傍の部分(幅広部24B)の第一主面24aには、半導体素子91,92,93が実装されている。これらの半導体素子91,92,93は、接続子101,102,103を介して、出力配線板28,29,30の幅狭部28A,29A,30Aと電気接続されている。
半導体素子91,92,93は、接続子104,105,106を介して、ゲート配線板82,84,86と電気接続されている。
出力配線板28,29,30のうち、出力端子34,35,36の基端部近傍の部分(幅広部28B,29B,30B)の第一主面28a,29a,30aには、半導体素子94,95,96が実装されている。これらの半導体素子94,95,96は、接続子107,108,109を介して、グランド配線板25,26,27と電気接続されている。
半導体素子94,95,96は、接続子110,111,112を介して、ゲート配線板81,83,85と電気接続されている。
図1に示すように、接続子101,102,103,107,108,109としては、ボンディングワイヤが用いられている。また、接続子104,105,106,110,111,112としては、ボンディングワイヤが用いられている。
電源端子31,32,33の先端部は、電源配線板24の厚み(板厚)方向に延びている。
出力端子34,35,36の先端部は、出力配線板28,29,30の厚み(板厚)方向に延びている。
グランド端子37,38,39の各先端部は、グランド配線板25,26,27の厚み(板厚)方向に延びている。
出力端子34,35,36の先端部は、出力配線板28,29,30の厚み(板厚)方向に延びている。
グランド端子37,38,39の各先端部は、グランド配線板25,26,27の厚み(板厚)方向に延びている。
第一回路ユニット41において、第一電流経路71は、第一電源端子31、電源配線板24、第一半導体素子91、第一接続子101、第一出力配線板28及び第一出力端子34から構成される。
第二回路ユニット42において、第一電流経路73は、第二電源端子32、電源配線板24、第二半導体素子92、第二接続子102、第二出力配線板29及び第二出力端子35から構成される。
第三回路ユニット43において、第一電流経路75は、第三電源端子33、電源配線板24、第三半導体素子93、第三接続子103、第三出力配線板30及び第三出力端子36から構成される。
第二回路ユニット42において、第一電流経路73は、第二電源端子32、電源配線板24、第二半導体素子92、第二接続子102、第二出力配線板29及び第二出力端子35から構成される。
第三回路ユニット43において、第一電流経路75は、第三電源端子33、電源配線板24、第三半導体素子93、第三接続子103、第三出力配線板30及び第三出力端子36から構成される。
第一回路ユニット41において、第二電流経路72は、第一出力端子34、第一出力配線板28、第四半導体素子94、第四接続子107、第一グランド配線板25及び第一グランド端子37から構成される。
第二回路ユニット42において、第二電流経路74は、第二出力端子35、第二出力配線板29、第五半導体素子95、第五接続子108、第二グランド配線板26及び第二グランド端子38から構成される。
第三回路ユニット43において、第二電流経路76は、第三出力端子36、第三出力配線板30、第六半導体素子96、第六接続子109、第三グランド配線板27及び第三グランド端子39から構成される。
第二回路ユニット42において、第二電流経路74は、第二出力端子35、第二出力配線板29、第五半導体素子95、第五接続子108、第二グランド配線板26及び第二グランド端子38から構成される。
第三回路ユニット43において、第二電流経路76は、第三出力端子36、第三出力配線板30、第六半導体素子96、第六接続子109、第三グランド配線板27及び第三グランド端子39から構成される。
電源配線板24の3つの幅広部24Bのそれぞれに配された半導体素子91,92,93は、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向に直交する方向に間隔を空けて配列されて第一素子群を構成している。
一方、3つの出力配線板28,29,30の幅広部28B,29B,30Bのそれぞれに配された半導体素子94,95,96は出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向に直交する方向に間隔を空けて配列されて第二素子群を構成している。
一方、3つの出力配線板28,29,30の幅広部28B,29B,30Bのそれぞれに配された半導体素子94,95,96は出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向に直交する方向に間隔を空けて配列されて第二素子群を構成している。
第二素子群を構成する第五半導体素子95の中心が、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向に直交する方向において第一素子群を構成する第一半導体素子91と第二半導体素子92の中心間に位置している。
また、第二素子群を構成する第六半導体素子96の中心が、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向に直交する方向において第一素子群を構成する第二半導体素子92と第三半導体素子93の中心間に位置している。
また、第二素子群を構成する第六半導体素子96の中心が、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向に直交する方向において第一素子群を構成する第二半導体素子92と第三半導体素子93の中心間に位置している。
装置本体20が封止樹脂50を有する場合、封止樹脂50は、電源配線板24、出力配線板28,29,30、及びグランド配線板25,26,27の第二主面(第一主面とは反対側の面、装置本体20の下面)が露出するように、電源配線板24、出力配線板28,29,30、及びグランド配線板25,26,27を封止する。また、封止樹脂50には、図1に示すように、電源配線板24、出力配線板28,29,30、及びグランド配線板25,26,27の厚み方向に貫通する貫通孔51,51が形成されていてもよい。
封止樹脂50の貫通孔51,51は、図1に示すように、封止樹脂50における出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向に直交する方向の両端に形成されていることが好ましい。
電源配線板24、グランド配線板25,26,27、出力配線板28,29,30、ゲート配線板81〜86、電源端子31,32,33、出力端子34,35,36、グランド端子37,38,39及びゲート端子61〜66の材料は、特に限定されないが、例えば、一般的なリードフレームに用いられる材料であってよい。
封止樹脂50は、特に限定されないが、例えば、一般的に半導体装置の封止に用いられる材料であってよい。
本実施形態の半導体装置10の回路図は、例えば、図2に示すようになっている。図1,2に示す態様では、第一半導体素子91、第二半導体素子92、第三半導体素子93、第四半導体素子94、第五半導体素子95及び第六半導体素子96が、ドレイン電極、ソース電極、ゲート電極を有するスイッチング素子である。この場合、本実施形態の半導体装置10は、モータ(例えば、三相モータ)の動作制御に使用することができる。
本実施形態の半導体装置10では、電源端子31,32,33が直流電源(不図示)に接続される。
電源端子31,32,33に直流電流が流れ、スイッチング素子である半導体素子91,92,93のゲート電極に対してゲート信号が断続的に印加されると、第一電流経路71,73,75においては、電源端子31,32,33から出力端子34,35,36に向けて、断続的に直流電流が流れる。一方、スイッチング素子である半導体素子94,95,96のゲート電極に対してゲート信号が断続的に印加されると、第二電流経路72,74,76においては、出力端子34,35,36とグランド端子37,38,39との間で交流電流が流れる。
電源端子31,32,33に直流電流が流れ、スイッチング素子である半導体素子91,92,93のゲート電極に対してゲート信号が断続的に印加されると、第一電流経路71,73,75においては、電源端子31,32,33から出力端子34,35,36に向けて、断続的に直流電流が流れる。一方、スイッチング素子である半導体素子94,95,96のゲート電極に対してゲート信号が断続的に印加されると、第二電流経路72,74,76においては、出力端子34,35,36とグランド端子37,38,39との間で交流電流が流れる。
なお、本実施形態では、3つの回路ユニット41,42,43を備えた半導体装置10を例示したが、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態の半導体装置は、回路ユニットを少なくとも1つ備えていればよい。
本実施形態では、図1に示すように、接続子101,102,103,107,108,109として、ボンディングワイヤが用いられている場合を例示したが、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態における接続子は、図3に示すように、接続子101,102,103,107,108,109が、導電性を有する板材であってもよい。
本実施形態の半導体装置10は、図4に示すように、電源配線板24と出力配線板28,29,30とがコンデンサ121,122,123によって接続され、出力配線板28,29,30とグランド配線板25,26,27とがコンデンサ124,125,126によって接続されていてもよい。すなわち、本実施形態の回路ユニット41,42,43は、コンデンサ121〜126を含んでもよい。
図4において、コンデンサ121〜123は、電源配線板24と出力配線板28〜30との間において半導体素子91〜93と並列に接続されている。また、コンデンサ124〜126は、出力配線板28,29,30とグランド配線板25,26,27との間において半導体素子94〜96と並列に接続されている。
図4において、コンデンサ121〜123は、電源配線板24と出力配線板28〜30との間において半導体素子91〜93と並列に接続されている。また、コンデンサ124〜126は、出力配線板28,29,30とグランド配線板25,26,27との間において半導体素子94〜96と並列に接続されている。
本実施形態の半導体装置10によれば、出力端子34,35,36とグランド端子37,38,39とが、装置本体20に対して互いに逆向きに突出し、電源端子31,32,33は、グランド端子37,38,39と同じ向きに突出すると共に、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向に直交する方向にずれて位置する。このため、第一電流経路71,73,75及び第二電流経路72,74,76には、従来のような折り返し部が現れない。これにより、第一電流経路71,73,75及び第二電流経路72,74,76の長さを短くすることができる。また、第一電流経路71,73,75及び第二電流経路72,74,76に従来のような折り返し部が現れないため、半導体装置10の小型化を図ることができる。また、第一電流経路71,73,75及び第二電流経路72,74,76の長さが短くなるため、半導体装置10のインピーダンスやインダクタンスを低減できる。
本実施形態の半導体装置10によれば、3つの回路ユニット41,42,43が、装置本体20から突出するゲート端子61〜66を有し、電源端子31,32,33とゲート端子61〜66とが、装置本体20に対して互いに逆向きに突出している。このため、電源端子31,32,33及びグランド端子37,38,39間の間隔と、出力端子34,35,36及びゲート端子61〜66間の間隔を確保しながら、半導体装置10を長手方向に小型化することができる。
本実施形態の半導体装置10によれば、電源端子31,32,33、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の幅は、ゲート端子61〜66の幅よりも大きい。このため、半導体装置10における電気的な損失を抑えながら、半導体装置10のコンパクト化を図ることができる。電源端子31,32,33、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39には大電流が流れるため、これらの端子を幅広とすることで、これらの端子における電気抵抗を小さく抑えて、これらの端子における電気的な損失を抑制できる。一方、ゲート端子61〜66には小さい電流しか流れないため、これらの端子を幅狭としても、これらの端子における電気的な損失を抑えることができる。
本実施形態の半導体装置10によれば、3つの回路ユニット41,42,43を備えている。このため、モータ等の動作を制御するためのユニットをコンパクトに構成できる。
本実施形態の半導体装置10によれば、3つの回路ユニット41,42,43において、第一電流経路71,73,75の長さが互いに対応し、かつ、第二電流経路72,74,76の長さが互いに対応する。このため、回路ユニット41,42,43において、電流経路の相違に基づく損失のばらつきが小さくなる。これにより、半導体装置10の出力(電力)を大きくすることができる。
本実施形態の半導体装置10によれば、3つの回路ユニット41,42,43において、電源配線板24、グランド配線板25,26,27及び出力配線板28,29,30の配置と、半導体素子91〜96の配置とが同じである。このため、電源配線板24及び出力配線板28,29,30に、半導体素子91〜96を効率よく実装することができる。電源配線板24と出力配線板28,29,30を、接続子101,102,103を介して効率よく電気接続することができる。グランド配線板25,26,27と出力配線板28,29,30を、接続子107,108,109を介して効率よく電気接続することができる。
本実施形態の半導体装置10によれば、グランド配線板25,26,27は、出力配線板28,29,30の幅広部28B,29B,30Bに向かい合うように配置され、電源配線板24の幅広部24Bは、出力配線板28,29,30の幅狭部28A,29A,30Aに向かい合うように配置されている。このため、第一電流経路71,73,75及び第二電流経路72,74,76を単純化することができる。
本実施形態の半導体装置10によれば、電源配線板24は、幅狭部24A及び幅広部24Bを複数有する。このため、電源配線板24の幅広部24Bに配された3つの半導体素子91,92,93で発生した熱を、電源配線板24全体で、均等に逃がすことができる。すなわち、放熱効率の向上を図ることができる。
本実施形態の半導体装置10によれば、電源配線板24の幅広部24Bの第一主面24aに配された半導体素子91,92,93と、出力配線板28,29,30の幅狭部28A,29A,30Aとが接続子101,102,103で接続され、出力配線板28,29,30の幅広部28B,29B,30Bの第一主面28a,29a,30aに配された半導体素子94,95,96と、グランド配線板25,26,27とが接続子107,108,109で接続されている。このため、半導体素子91,92,93で発生した熱を、接続子101,102,103を通じて、出力配線板28,29,30の幅狭部28A,29A,30Aに効率よく伝えることができる。また、半導体素子94,95,96で発生した熱を、接続子107,108,109を通じて、グランド配線板25,26,27に効率よく伝えることができる。したがって、半導体装置10の放熱効率をさらに向上することができる。
本実施形態の半導体装置10によれば、接続子101,102,103,107,108,109が、導電性を有する板材である。板材はボンディングワイヤと比較して電気抵抗が小さいため、半導体装置10における電気的な損失を小さくできる。また、板材は、ボンディングワイヤと比較して熱伝導率が高いため、半導体装置10の放熱効率の向上をさらに図ることができる。
本実施形態の半導体装置10によれば、3つの電源端子31,32,33と電源配線板24とが一体に形成され、出力端子34,35,36と出力配線板28,29,30とが一体に形成され、グランド端子37,38,39とグランド配線板25,26,27とが一体に形成されている。このため、半導体装置10における電気的な損失を抑えながら、半導体装置10のコンパクト化を図ることができる。
本実施形態の半導体装置10によれば、装置本体20は、電源配線板24、出力配線板28,29,30、グランド配線板25,26,27の第二主面(一方の主面)が露出するように、電源配線板24、出力配線板28,29,30、グランド配線板25,26,27を封止する封止樹脂50を備え、封止樹脂50に電源配線板24、出力配線板28,29,30、グランド配線板25,26,27の厚み方向に貫通する貫通孔51,51が形成されている。このため、貫通孔51,51を利用して半導体装置10をネジ止めによって放熱部材に固定できる。この固定により、電源配線板24、出力配線板28,29,30、グランド配線板25,26,27の第二主面(装置本体20の下面)を放熱部材に押し付けることができる。これにより、電源配線板24、出力配線板28,29,30、グランド配線板25,26,27の第二主面と放熱部材との接触を確保できるため、半導体素子91〜96で発生した熱を、これらの配線板の第二主面から放熱部材に効率よく逃がすことができる。
本実施形態の半導体装置10によれば、封止樹脂50の貫通孔51,51は、封止樹脂50における出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向に直交する方向の両端に形成されている。このため、電源配線板24、出力配線板28,29,30、グランド配線板25,26,27の第二主面(装置本体20の下面)と放熱部材との面接触を確保できる。これにより、半導体素子91〜96で発生した熱を、これらの配線板の第二主面から放熱部材に、さらに効率よく逃がすことができる。
本実施形態の半導体装置10によれば、電源端子31,32,33、出力端子34,35,36、グランド端子37,38,39の各先端部は、電源配線板24、出力配線板28,29,30、グランド配線板25,26,27の第二主面とは反対に向く、電源配線板24、出力配線板28,29,30、グランド配線板25,26,27の第一主面から突出するように、電源配線板24、出力配線板28,29,30、グランド配線板25,26,27の板厚方向に延びている。このため、放熱部材から離れた位置において、半導体装置10を回路基板などに接続することができる。
本実施形態の半導体装置10によれば、電源配線板24と出力配線板28,29,30とがコンデンサ121,122,123によって接続され、出力配線板28,29,30とグランド配線板25,26,27とがコンデンサ124,125,126によって接続されている。半導体素子91〜96が、車載用電装品に搭載されるMOF−FETやIGBT等のスイッチング素子である場合、半導体素子91〜96のスイッチングにより電流が間欠的に流れる。半導体装置10において、コンデンサ121〜126を設けることにより、半導体素子91〜96のスイッチング時の電圧変動を緩和させることができる。
本実施形態の半導体装置10によれば、電源配線板24の複数の幅広部24Bのそれぞれに配された半導体素子91,92,93は出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向に直交する方向に間隔を空けて配列されて第一素子群を構成し、複数の出力配線板28,29,30の幅広部28B,29B,30Bのそれぞれに配された半導体素子94,95,96は出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向に直交する方向に間隔を空けて配列されて第二素子群を構成している。第二素子群を構成する半導体素子95,96の中心が、出力端子34,35,36及びグランド端子37,38,39の配列方向に直交する方向において第一素子群を構成する半導体素子91,92,93のうちの2つの中心間に位置している。このため、第一電流経路71,73,75及び第二電流経路72,74,76をより単純化することができる。また、複数の半導体素子91〜96において発生した熱に基づく装置本体20での熱分布の均等化を図ることができる。すなわち、装置本体20における熱の集中を防止できると共に、半導体装置10の放熱効率向上を図ることもできる。
10 半導体装置
20 装置本体
21,22,23 装置単位
24 電源配線板
25,26,27 グランド配線板
28,29,30 出力配線板
31,32,33 電源端子
34,35,36 出力端子
37,38,39 グランド端子
41,42,43 回路ユニット
50 封止樹脂
51 貫通孔
61,62,63,64,65,66 ゲート端子
71,73,75 第一電流経路
72,74,76 第二電流経路
81,82,83,84,85,86 ゲート配線板
91,92,93,94,95,96 半導体素子
101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112 接続子
121,122,123,124,125,126 コンデンサ
20 装置本体
21,22,23 装置単位
24 電源配線板
25,26,27 グランド配線板
28,29,30 出力配線板
31,32,33 電源端子
34,35,36 出力端子
37,38,39 グランド端子
41,42,43 回路ユニット
50 封止樹脂
51 貫通孔
61,62,63,64,65,66 ゲート端子
71,73,75 第一電流経路
72,74,76 第二電流経路
81,82,83,84,85,86 ゲート配線板
91,92,93,94,95,96 半導体素子
101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112 接続子
121,122,123,124,125,126 コンデンサ
Claims (10)
- 装置本体と、前記装置本体から突出する電源端子、出力端子、ゲート端子、及びグランド端子と、を有する回路ユニットを少なくとも1つ備え、
前記出力端子と前記グランド端子とが、前記装置本体に対して互いに逆向きに突出し、
前記電源端子は、前記グランド端子と同じ向きに突出すると共に、前記出力端子及び前記グランド端子の配列方向に直交する方向にずれて位置し、
前記電源端子と前記ゲート端子とが、前記装置本体に対して互いに逆向きに突出し、
前記電源端子、前記出力端子及び前記グランド端子の幅は、前記ゲート端子の幅よりも大きく、
前記装置本体は、前記電源端子に接続された電源配線板と、前記グランド端子に接続されたグランド配線板と、前記出力端子に接続された出力配線板と、前記ゲート端子に接続されたゲート配線板とを備え、
前記電源配線板は、前記出力端子及び前記グランド端子の配列方向に直交する方向に連続する幅狭部と幅広部を複数組有し、
前記出力配線板は、前記出力端子及び前記グランド端子の配列方向に直交する方向に連続する幅狭部と幅広部を有し、
前記グランド配線板は、前記電源配線板の幅狭部を介して、前記出力配線板の幅広部に向かい合うように配置され、
前記電源配線板の幅広部は、前記出力配線板の幅狭部に向かい合うように配置され、
前記電源配線板の幅広部は、前記電源配線板の前記幅狭部に対して、前記電源端子と同じ向きに突出しており、
前記出力配線板の前記幅広部は、前記出力配線板の前記幅狭部に対して、前記出力端子と同じ向きに突出しており、
前記グランド配線板は、前記電源配線板のうち前記幅広部が突出している面側において、前記電源配線板の前記幅狭部に隣接し、
前記ゲート配線板は、前記出力配線板の前記幅狭部に隣接する第一ゲート配線板と、互いに隣接する2つの回路ユニットの前記出力配線板の間に配置された第二ゲート配線板とを有する
ことを特徴とする半導体装置。 - 前記複数の回路ユニットのそれぞれを構成する前記電源端子から前記出力端子に至る第一電流経路の長さが互いに対応し、かつ前記複数の回路ユニットのそれぞれを構成する前記出力端子から前記グランド端子に至る第二電流経路の長さが互いに対応することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記電源配線板の前記幅広部の第一主面に配された半導体素子と、前記出力配線板の幅狭部とが接続子で接続され、
前記出力配線板の幅広部の第一主面に配された半導体素子と、前記グランド配線板とが接続子で接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記接続子が、導電性を有する板材である請求項8に記載の半導体装置。
- 前記電源端子と前記電源配線板とが一体に形成され、
前記出力端子と前記出力配線板とが一体に形成され、
前記グランド端子と前記グランド配線板とが一体に形成され、
前記ゲート端子と前記ゲート配線板とが一体に形成されている
ことを特徴とする請求項8又は9に記載の半導体装置。 - 前記装置本体は、前記電源配線板、前記出力配線板、前記グランド配線板の第二主面が露出するように、前記電源配線板、前記出力配線板、前記グランド配線板を封止する樹脂を備え、
前記樹脂に前記電源配線板、前記出力配線板、前記グランド配線板の厚み方向に貫通する貫通孔が形成されている
ことを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記貫通孔は、前記樹脂における前記出力端子及び前記グランド端子の配列方向に直交する方向の両端に形成されていることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。
- 前記電源端子、前記出力端子、前記グランド端子の各先端部は、前記電源配線板、前記出力配線板、前記グランド配線板の前記第二主面とは反対に向く、前記電源配線板、前記出力配線板、前記グランド配線板の第一主面から突出するように前記電源配線板、前記出力配線板、前記グランド配線板の厚み方向に延びていることを特徴とする請求項11又は12に記載の半導体装置。
- 前記電源配線板と前記出力配線板とがコンデンサによって接続され、
前記出力配線板と前記グランド配線板とがコンデンサによって接続されている
ことを特徴とする請求項8から13のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記電源配線板の複数の前記幅広部のそれぞれに配された半導体素子は前記出力端子及び前記グランド端子の配列方向に直交する方向に間隔を空けて配列されて第一素子群を構成し、
複数の前記出力配線板の前記幅広部のそれぞれに配された半導体素子は前記出力端子及び前記グランド端子の配列方向に直交する方向に間隔を空けて配列されて第二素子群を構成し、
前記第二素子群を構成する前記半導体素子の中心が、前記出力端子及び前記グランド端子の配列方向に直交する方向において前記第一素子群を構成する2つの前記半導体素子の中心間に位置している
ことを特徴とする請求項8から14のいずれか1項に記載の半導体装置。
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