JPH06101636B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH06101636B2
JPH06101636B2 JP482891A JP482891A JPH06101636B2 JP H06101636 B2 JPH06101636 B2 JP H06101636B2 JP 482891 A JP482891 A JP 482891A JP 482891 A JP482891 A JP 482891A JP H06101636 B2 JPH06101636 B2 JP H06101636B2
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JP
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shield
pattern
noise
terminal
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匡則 福永
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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  • Electronic Switches (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent power switching devices and their control circuits mounted on a single metallic substrate as modules and connected in bridges from making malfunctions due to noise, etc. CONSTITUTION:The first and second control circuits 13 and 14 are formed on an aluminum substrate 31 respectively through the first insulating layer 32, first and second shield patterns 101 and 104, and second and third insulating layers 105 and 106 and, at the same time, the first and second shield patterns 101 and 104 are respectively fixed at potentials corresponding to the potentials of the output electrodes of the first and second power transistors 1 and 2. When noise is impressed upon the current routes of the first and second power switching elements with respect to the metallic substrate, the noise also appears in their control circuits with respect to the metallic substrate. As a result, the state becomes equivalent to such a state where no noise exists in the control circuits when the state is viewed from the output electrodes of the first and second power switching elements. Therefore, such an effect is obtained that no malfunction is caused by the noise.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は半導体装置に関し、特
に、単一の金属基板上にモジュール化されたブリッジ接
続のパワースイッチングデバイスおよびその制御回路
の、ノイズ等による誤動作の防止に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to prevention of malfunction of a bridge-connected power switching device modularized on a single metal substrate and its control circuit due to noise or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図12はモータ等を駆動するための、3
相ブリッジ構成の従来のインバータ回路を示す回路図で
ある。このインバータ回路は6つのパワーNPNトラン
ジスタ1〜6を含む。トランジスタ1と2,3と4,5
と6はそれぞれトーテムポール接続され、電源端子P,
N間に並列に接続されている。電源端子P,N間には端
子P側を正とする高電圧が印加される。トランジスタ1
のエミッタとトランジスタ2のコレクタの接続点がU相
の出力端子Uに接続され、トランジスタ3のエミッタと
トランジスタ4のコレクタの接続点がV相の出力端子V
に接続され、トランジスタ5のエミッタとトランジスタ
6のコレクタの接続点がW相の出力端子Wに接続されて
いる。各トランジスタ1〜6のエミッタ・コレクタ間に
はフライホイールダイオード7〜12がそれぞれ接続さ
れている。
2. Description of the Related Art FIG.
It is a circuit diagram which shows the conventional inverter circuit of a phase bridge structure. This inverter circuit includes six power NPN transistors 1-6. Transistors 1 and 2, 3 and 4,5
And 6 are connected to the totem pole respectively, and the power supply terminals P,
It is connected in parallel between N. A high voltage with the terminal P side being positive is applied between the power supply terminals P and N. Transistor 1
Is connected to the U-phase output terminal U, and the connection point between the emitter of the transistor 3 and the collector of the transistor 4 is connected to the V-phase output terminal V.
And a connection point between the emitter of the transistor 5 and the collector of the transistor 6 is connected to the W-phase output terminal W. Flywheel diodes 7 to 12 are connected between the emitters and collectors of the transistors 1 to 6, respectively.

【0003】トランジスタ1〜6のベースには、トラン
ジスタ1〜6のオン/オフを制御するための制御回路1
3〜18がそれぞれ接続されている。制御回路13〜1
8は、入力端子19〜24に与えられる制御信号を受け
てトランジスタ1〜6のベース駆動信号を生成するため
のドライバ25〜30をそれぞれ含む。トランジスタ1
〜6は、入力端子19〜24に入力される制御信号に応
答してオン/オフする。制御回路13〜18はまた、過
電流,過電圧,過熱状態等を検出して適切な保護動作を
とる保護回路を必要に応じて含む。さらに、上アーム側
の制御回路13,15,17は、入力端子19,21,
23に与えられる低電圧レベルの制御信号を高電圧レベ
ルにレベルシフトするためのフォトカプラ等のインター
フェイス回路をも含む。制御回路13〜18は、ICや
ディスクリートのトランジスタ,抵抗,コンデンサ等に
より構成される。上アーム側の制御回路13,15,1
7の電源として、それぞれ個別の電源VUP,VVP,VWP
が設けられ、下アーム側の制御回路14,16,18の
電源として、共通の電源VN が設けられている。
A control circuit 1 for controlling on / off of the transistors 1-6 is provided at the bases of the transistors 1-6.
3-18 are respectively connected. Control circuits 13-1
Reference numeral 8 includes drivers 25 to 30 for receiving control signals applied to input terminals 19 to 24 and generating base drive signals for transistors 1 to 6, respectively. Transistor 1
6 to 6 are turned on / off in response to a control signal input to input terminals 19 to 24. The control circuits 13 to 18 also include a protection circuit that detects an overcurrent, an overvoltage, an overheated state, and the like and takes an appropriate protection operation, if necessary. Further, the control circuits 13, 15 and 17 on the upper arm side include the input terminals 19, 21 and
It also includes an interface circuit such as a photocoupler for level-shifting the control signal of low voltage level applied to 23 to a high voltage level. The control circuits 13 to 18 are composed of ICs, discrete transistors, resistors, capacitors, and the like. Control circuit 13, 15, 1 on the upper arm side
As the power source of 7, individual power sources V UP , V VP , V WP
And a common power source V N is provided as a power source for the control circuits 14, 16 and 18 on the lower arm side.

【0004】図12の回路は、電源VUP,VVP,VWP
N を除き、単一の金属基板上にモジュール化して形成
される。上アーム側の電源VUP,VVP,VWPは、下アー
ム側の電源VN を金属基板上に形成されたチャージポン
プ回路で昇圧することにより、モジュール内で生成され
ることもできる。
The circuit shown in FIG. 12 has power supplies V UP , V VP , V WP ,
Except for V N , it is formed as a module on a single metal substrate. The power supplies V UP , V VP , and V WP on the upper arm side can also be generated in the module by boosting the power supply V N on the lower arm side by a charge pump circuit formed on a metal substrate.

【0005】図13は、図12の回路を単一の金属基板
上に形成したときのU相の部分の構造を示す断面図であ
る。アルミニウム基板31上に絶縁層32が形成され、
その上にプリント配線基板の配線パターンと類似の銅パ
ターン33が形成される。パワートランジスタ1,2お
よび制御回路13,14は半田付等により銅パターン3
3上に固定される。アルミニウムワイヤ34,35はベ
ースワイヤであり、アルミニウムワイヤ36,37はエ
ミッタワイヤである。銅パターン33は図外で適当につ
ながっており、そのつながりのうちの一部を接続線3
8,39で等価的に示す。このようにして図12のU相
の回路部分が単一のアルミニウム基板31上に形成さ
れ、同じくアルミニウム基板31上に形成された外部端
子U,N,P,19,20を介して外部と接続されるよ
うになっている。
FIG. 13 is a sectional view showing the structure of a U-phase portion when the circuit of FIG. 12 is formed on a single metal substrate. An insulating layer 32 is formed on the aluminum substrate 31,
A copper pattern 33 similar to the wiring pattern of the printed wiring board is formed thereon. The power transistors 1 and 2 and the control circuits 13 and 14 are copper patterns 3 by soldering or the like.
Fixed on 3. The aluminum wires 34 and 35 are base wires, and the aluminum wires 36 and 37 are emitter wires. The copper pattern 33 is properly connected outside the figure, and a part of the connection is connected to the connecting line 3.
Equivalently shown by 8,39. In this way, the U-phase circuit portion of FIG. 12 is formed on the single aluminum substrate 31, and is connected to the outside through the external terminals U, N, P, 19, 20 also formed on the aluminum substrate 31. It is supposed to be done.

【0006】図14は図13のうち上アーム側の部分を
拡大して示す断面図である。銅パターン33とアルミニ
ウム基板31は絶縁層32を間にはさんで対向している
ため、それらの間に容量が形成される。すなわち銅パタ
ーン33はアルミニウム基板31と容量結合している。
図14において、出力端子U(したがってパワートラン
ジスタ1のエミッタおよびパワートランジスタ2のコレ
クタならびに電源VUPのマイナス側)が接続された銅パ
ターン33aとアルミニウム基板31との間の容量をC
1、入力端子19が接続された銅パターン33bとアル
ミニウム基板31との間の容量をC2として示す。ま
た、銅パターン33aと33bとの間のパターン間容量
をC3として示す。アルミニウム基板31に接続されて
いる端子Sは説明のための便宜上のものである。
FIG. 14 is an enlarged sectional view showing a portion on the upper arm side in FIG. Since the copper pattern 33 and the aluminum substrate 31 are opposed to each other with the insulating layer 32 interposed therebetween, a capacitance is formed between them. That is, the copper pattern 33 is capacitively coupled to the aluminum substrate 31.
14, the capacitance between the copper pattern 33a and the aluminum substrate 31 are connected (the negative side of the collector and the power supply V U P emitter of thus power transistor 1 and the power transistor 2) the output terminal U C
1. The capacitance between the copper pattern 33b to which the input terminal 19 is connected and the aluminum substrate 31 is shown as C2. The inter-pattern capacitance between the copper patterns 33a and 33b is shown as C3. The terminals S connected to the aluminum substrate 31 are for convenience of description.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】いま、端子U,S間に
印加されたノイズが端子19にどの様な影響を与えるか
を考察するため、上記容量C1,C2,C3のみに注目
し、その他の容量は無視する。
In order to examine how the noise applied between the terminals U and S affects the terminal 19, attention is paid only to the capacitors C1, C2 and C3. The capacity of is ignored.

【0008】図15は容量C1,C2,C3を示す等価
回路図である。銅パターン33aの面積は銅パターン3
3bの面積より大きいため、容量C1は容量C2よりも
大きい。また容量C3は、パターン間容量であるため、
容量C1,C2と比べると極めて小さい。したがって次
の関係が成り立つ。
FIG. 15 is an equivalent circuit diagram showing the capacitors C1, C2 and C3. The area of the copper pattern 33a is the copper pattern 3
Since the area is larger than that of 3b, the capacitance C1 is larger than the capacitance C2. Since the capacitance C3 is the capacitance between patterns,
It is extremely smaller than the capacitances C1 and C2. Therefore, the following relation holds.

【0009】[0009]

【数1】 [Equation 1]

【0010】いま、端子Sに対して端子Uにノイズとし
てdV/dt(U)が印加されたとする。このとき、端
子Uに対して端子19に加わるノイズdV/dt(1
9)は次式で表わすことができる。
Now, it is assumed that dV / dt (U) is applied as noise to the terminal U with respect to the terminal S. At this time, noise dV / dt (1
9) can be expressed by the following equation.

【0011】[0011]

【数2】 [Equation 2]

【0012】数1の式の関係より、From the relation of the expression of the equation 1,

【数3】 [Equation 3]

【0013】となり、端子Uに対して端子19には、端
子Sに対して端子Uに印加されるのと同程度のノイズが
表われることになる。図12より明らかなように、端子
Uはパワートランジスタ1の出力電極(エミッタ)に接
続された出力端子であり、またパワートランジスタ1の
制御回路13の基準電位を与えている。一方、端子19
は制御回路13の入力端子である。制御回路13の基準
電位を与える端子Uに対し制御回路13の制御入力を与
える端子19にノイズが表われることにより、回路が誤
動作するという問題点があった。またこのようなノイズ
は、入力端子19のみならず、制御回路13の種々の信
号経路にも表われ、例えば誤って保護機能(過電流,過
電圧保護など)が働く等の誤動作の原因となるという不
都合があった。さらにこのような不都合は、端子Uのみ
ならず、アルミニウム基板31に対して端子V,W,
P,N(すなわちパワートランジスタ1〜6の電流経
路)にノイズが印加された場合にも同様に生じる。
Therefore, the same noise as that applied to the terminal U with respect to the terminal S appears at the terminal 19 with respect to the terminal U. As is apparent from FIG. 12, the terminal U is an output terminal connected to the output electrode (emitter) of the power transistor 1 and also supplies the reference potential of the control circuit 13 of the power transistor 1. On the other hand, the terminal 19
Is an input terminal of the control circuit 13. There is a problem in that the circuit malfunctions due to the appearance of noise at the terminal 19 which supplies the control input of the control circuit 13 to the terminal U which supplies the reference potential of the control circuit 13. Further, such noise appears not only in the input terminal 19 but also in various signal paths of the control circuit 13, and causes a malfunction such as erroneously operating a protection function (overcurrent, overvoltage protection, etc.). There was an inconvenience. Further, such inconvenience is caused not only by the terminal U but also by the terminals V, W,
The same occurs when noise is applied to P and N (that is, the current paths of the power transistors 1 to 6).

【0014】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ノイズによって誤動作すること
のない、金属基板上に配置されたブリッジ接続のパワー
スイッチングデバイスおよびその制御回路より成る半導
体装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and is a semiconductor composed of a bridge-connected power switching device arranged on a metal substrate and a control circuit therefor, which does not malfunction due to noise. The purpose is to obtain the device.

【0015】発明の他の目的は、上記主目的を達成する
ことができるのに加え、パワースイッチングデバイスを
高速動作させた場合の金属基板への漏洩電流を低減でき
るようにした半導体装置を提供することにある。
Another object of the invention is to provide a semiconductor device capable of reducing the leakage current to a metal substrate when a power switching device is operated at high speed, in addition to achieving the above main object. Especially.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】請求項1の半導体装置
は、金属基板と、この金属基板上に形成された第1の絶
縁層と、この第1の絶縁層上に形成され、トーテムポー
ル接続された第1,第2のパワースイッチング素子と、
第1の絶縁層上に形成された導電体より成る第1,第2
のシールドパターンと、第1のシールドパターン上に形
成された第2の絶縁層と、第2のシールドパターン上に
形成された第3の絶縁層と、第2の絶縁層上に形成さ
れ、第1のパワースイッチング素子のオン/オフを制御
するための第1の制御回路と、第3の絶縁層上に形成さ
れ、第2のパワースイッチング素子のオン/オフを制御
するための第2の制御回路と、第1のシールドパターン
を第1のパワースイッチング素子の出力電極の電位に応
じた電位に接続する第1の接続手段と、第2のシールド
パターンを第2のパワースイッチング素子の出力電極の
電位に応じた電位に接続する第2の接続手段とを備えて
構成されている。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including a metal substrate, a first insulating layer formed on the metal substrate, and a totem pole connection formed on the first insulating layer. The first and second power switching elements,
First and second conductors formed on the first insulating layer
A shield pattern, a second insulating layer formed on the first shield pattern, a third insulating layer formed on the second shield pattern, and a second insulating layer formed on the second insulating layer. A first control circuit for controlling ON / OFF of the first power switching element, and a second control circuit formed on the third insulating layer for controlling ON / OFF of the second power switching element. A circuit, a first connecting means for connecting the first shield pattern to a potential according to the potential of the output electrode of the first power switching element, and a second shield pattern for the output electrode of the second power switching element. And a second connecting means for connecting to a potential according to the potential.

【0017】請求項2の半導体装置では、上記第1の発
明の半導体装置において、少なくとも第1,第2のシー
ルドパターンと第1の絶縁層との間に、第1の絶縁層上
に形成され且つ一定の基準電圧が印加された第3のシー
ルドパターンと、この第3のシールドパターンと前記第
1または第2シールドパーターンの間に形成された第4
の絶縁層とを介設している。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device of the first aspect, the semiconductor device is formed on the first insulating layer at least between the first and second shield patterns and the first insulating layer. And a third shield pattern to which a constant reference voltage is applied, and a fourth shield pattern formed between the third shield pattern and the first or second shield pattern.
And an insulating layer of.

【0018】[0018]

【作用】第1の発明における第1,第2の制御回路は、
金属基板上に、第1の絶縁層と、第1,第2のシールド
パターンと、第2,第3の絶縁層とをそれぞれ介して形
成されている。このため、第1,第2の制御回路と金属
基板との直接の容量結合はなくなる。一方、第1,第2
の制御回路と第1,第2のシールドパターンとの間の容
量は大きい。第1,第2のシールドパターンは第1,第
2のパワースイッチング素子の出力電極の電位に応じた
電位にそれぞれ固定され、このため、金属基板に対して
第1,第2のパワースイッチング素子の電流経路にノイ
ズが印加された場合、金属基板に対して制御回路にもノ
イズが表われる。その結果、第1,第2のパワースイッ
チング素子の出力電極から見ると制御回路にはノイズが
無いのと等価になり、制御回路の誤動作が回避できる。
The first and second control circuits of the first invention are
It is formed on the metal substrate via the first insulating layer, the first and second shield patterns, and the second and third insulating layers, respectively. Therefore, direct capacitive coupling between the first and second control circuits and the metal substrate is eliminated. On the other hand, the first and second
The capacitance between the control circuit and the first and second shield patterns is large. The first and second shield patterns are fixed to potentials corresponding to the potentials of the output electrodes of the first and second power switching elements, respectively. Therefore, the first and second power switching elements of the first and second power switching elements are fixed to the metal substrate. When noise is applied to the current path, noise also appears in the control circuit for the metal substrate. As a result, when viewed from the output electrodes of the first and second power switching elements, it is equivalent to that the control circuit has no noise, and the malfunction of the control circuit can be avoided.

【0019】第2の発明による半導体装置では、第3の
シールドパターンが一定の基準電位に固定されているこ
とにより、第1,第2のシールドパターンと金属基板の
間の直接の容量結合がなくなり、したがってパワースイ
ッチング素子のオンオフに伴って金属基板に流れる漏洩
電流が極めて低減される。
In the semiconductor device according to the second aspect of the invention, since the third shield pattern is fixed at a constant reference potential, direct capacitive coupling between the first and second shield patterns and the metal substrate is eliminated. Therefore, the leakage current flowing through the metal substrate along with the turning on / off of the power switching element is extremely reduced.

【0020】[0020]

【実施例】図1は、この発明による半導体装置の一実施
例である3相ブリッジ構成のインバータ回路を示す回路
図である。回路構成は前述した図12の従来のインバー
タ回路と同じであるので、説明は省略する。
1 is a circuit diagram showing an inverter circuit having a three-phase bridge structure which is an embodiment of a semiconductor device according to the present invention. The circuit configuration is the same as that of the conventional inverter circuit shown in FIG.

【0021】この実施例では、上アーム側の制御回路1
3,15,17は、それぞれ個別のシールドパターン1
01,102,103上に形成されている。また下アー
ム側の制御回路14,16,18は、共通のシールドパ
ターン104上に形成されている。シールドパターン1
01,102,103はそれぞれ出力端子U,V,Wの
電位(すなわちパワートランジスタ1,3,5の出力電
極(エミッタ)の電位)に固定され、シールドパターン
104は電源端子Nの電位(すなわちパワートランジス
タ2,4,6の出力電極(エミッタ)の電位)に固定さ
れる。制御回路13,15,17はそれぞれパワートラ
ンジスタ1,3,5のエミッタ電位を基準として動作
し、制御回路14,16,18はパワートランジスタ
2,4,6の共通のエミッタ電位を基準として動作する
ようになっているので、シールドパターン101,10
2,103の電位はそれぞれ制御回路13,15,17
の基準電位と同電位に保たれ、シールドパターン104
の電位は制御回路14,16,18の共通の基準電位と
同電位に保たれることになる。
In this embodiment, the control circuit 1 on the upper arm side
3, 15 and 17 are individual shield patterns 1
It is formed on 01, 102, 103. The control circuits 14, 16 and 18 on the lower arm side are formed on the common shield pattern 104. Shield pattern 1
01, 102, 103 are fixed to the potentials of the output terminals U, V, W (that is, the potentials of the output electrodes (emitters) of the power transistors 1, 3, 5), and the shield pattern 104 is the potential of the power supply terminal N (that is, the power). It is fixed to the output electrodes (emitter potentials) of the transistors 2, 4, and 6. The control circuits 13, 15 and 17 operate on the basis of the emitter potentials of the power transistors 1, 3, 5 respectively, and the control circuits 14, 16 and 18 operate on the basis of the common emitter potential of the power transistors 2, 4 and 6. Therefore, the shield patterns 101, 10
The potentials of 2, 103 are control circuits 13, 15, 17 respectively.
Is kept at the same potential as the reference potential of the shield pattern 104.
Is maintained at the same potential as the common reference potential of the control circuits 14, 16 and 18.

【0022】図2は、図1の回路を単一の金属基板上に
形成したときのU相の部分の構造を示す断面図である。
アルミニウム基板31上に絶縁層32が形成され、その
上にプリント配線基板の配線パターンと類似の銅パター
ン33およびシールドパターン101,104が形成さ
れる。シールドパターン101,104は銅パターン3
3と同じく銅のパターンである。銅パターン33はシー
ルドパターン101,104と同じ厚みでもよく、また
それよりも厚くしてもよい。同じ厚みのときは両者を同
時に形成できる。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the U-phase portion when the circuit of FIG. 1 is formed on a single metal substrate.
An insulating layer 32 is formed on an aluminum substrate 31, and a copper pattern 33 and shield patterns 101 and 104 similar to the wiring pattern of the printed wiring board are formed on the insulating layer 32. Shield patterns 101 and 104 are copper patterns 3
It is a copper pattern like No. 3. The copper pattern 33 may have the same thickness as the shield patterns 101 and 104, or may have a larger thickness than that. When the thickness is the same, both can be formed at the same time.

【0023】シールドパターン101,104上には絶
縁層105,106がそれぞれ形成され、それらの上に
銅パターン33と類似の銅パターン41が形成される。
パワートランジスタ1,2は従来と同じく半田付等によ
り銅パターン33上に固定され、一方制御回路13,1
4は半田付等により銅パターン41上に固定される。
Insulating layers 105 and 106 are formed on the shield patterns 101 and 104, respectively, and a copper pattern 41 similar to the copper pattern 33 is formed thereon.
The power transistors 1 and 2 are fixed on the copper pattern 33 by soldering or the like as in the conventional case, while the control circuits 13 and 1 are
4 is fixed on the copper pattern 41 by soldering or the like.

【0024】絶縁層105にはスルーホール107が設
けられ、このスルーホール107を介して、電源VUP
マイナス側(すなわちパワートランジスタ1の出力電極
(エミッタ)側)と接続された銅パターン41aとシー
ルドパターン101とが接続されている。また絶縁層1
06にはスルーホール108が設けられ、このスルーホ
ール108を介して、電源VN のマイナス側(すなわち
パワートランジスタ2の出力電極(エミッタ)側)と接
続された銅パターン41bとシールドパターン104と
が接続されている。
A through hole 107 is provided in the insulating layer 105, and a copper pattern 41a connected to the minus side of the power source V UP (that is, the output electrode (emitter) side of the power transistor 1) through the through hole 107. The shield pattern 101 is connected. Insulation layer 1
A through hole 108 is provided in 06, and the copper pattern 41b and the shield pattern 104 connected to the negative side of the power supply V N (that is, the output electrode (emitter) side of the power transistor 2) are connected through the through hole 108. It is connected.

【0025】アルミニウムワイヤ34,35はベースワ
イヤであり、アルミニウムワイヤ36,37はエミッタ
ワイヤである。銅パターン33同士あるいは銅パターン
41同士は図外で適当につながっており、また銅パター
ン33と41もアルミニウムワイヤ等により適当につな
ぐことができる。そのつながりのうちの一部を接続線4
2,43で等価的に示す。このようにして、図1のU相
の回路部分が単一のアルミニウム基板31上に形成さ
れ、同じくアルミニウム基板31上に形成された外部端
子U,N,P,19,20を介して外部と接続されるよ
うになっている。
The aluminum wires 34 and 35 are base wires, and the aluminum wires 36 and 37 are emitter wires. The copper patterns 33 or the copper patterns 41 are properly connected to each other outside the drawing, and the copper patterns 33 and 41 can also be appropriately connected by an aluminum wire or the like. Connect some of the connections to connection line 4
2, 43 are equivalently shown. In this way, the U-phase circuit portion of FIG. 1 is formed on the single aluminum substrate 31, and is connected to the outside through the external terminals U, N, P, 19, 20 also formed on the aluminum substrate 31. It is supposed to be connected.

【0026】なお、外部端子U,N,Pは絶縁層32上
に形成され、外部端子19,20はそれぞれ絶縁層10
5,106上に形成される。
The external terminals U, N, P are formed on the insulating layer 32, and the external terminals 19, 20 are respectively formed on the insulating layer 10.
5, 106 is formed.

【0027】図3は図2のうち上アーム側の部分を拡大
して示す断面図である。銅パターン33とアルミニウム
基板31は絶縁層32を間にはさんで対向しているの
で、それらの間に容量が形成される。また、銅パターン
41とシールドパターン101も絶縁層105を間には
さんで対向しているので、それらの間に容量が形成され
る。図3において、出力端子U(したがって、パワート
ランジスタ1のエミッタおよびパワートランジスタ2の
コレクタならびに電源VUPのマイナス側)が接続された
銅パターン33aとアルミニウム基板31との間の容量
をC1として示す。この容量C1には、シールドパター
ン101の電位が出力端子Uの電位と同電位であるの
で、シールドパターン101とアルミニウム基板31と
の間の容量も含まれる。また、入力端子19が接続され
た銅パターン41cとシールドパターン101との間の
容量をC4として示す。さらに、銅パターン41cとア
ルミニウム基板31とを直接に容量結合する容量をC5
とする。アルミニウム基板31に接続されている端子S
は説明のための便宜上のものである。いま、端子U,S
間に印加されたノイズが端子19にどの様な影響を与え
るかを考察するため、上記容量C1,C4,C5にのみ
注目し、その他の容量は無視する。
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a portion on the upper arm side in FIG. Since the copper pattern 33 and the aluminum substrate 31 are opposed to each other with the insulating layer 32 interposed therebetween, a capacitance is formed between them. Further, since the copper pattern 41 and the shield pattern 101 are also opposed to each other with the insulating layer 105 sandwiched therebetween, a capacitance is formed between them. In FIG. 3, the capacitance between the copper pattern 33a to which the output terminal U (therefore, the emitter of the power transistor 1 and the collector of the power transistor 2 and the negative side of the power supply V UP ) and the aluminum substrate 31 is shown as C1. The capacitance C1 includes the capacitance between the shield pattern 101 and the aluminum substrate 31, because the potential of the shield pattern 101 is the same as the potential of the output terminal U. The capacitance between the copper pattern 41c to which the input terminal 19 is connected and the shield pattern 101 is shown as C4. Further, the capacitance for directly capacitively coupling the copper pattern 41c and the aluminum substrate 31 is C5.
And Terminal S connected to aluminum substrate 31
Are for convenience of explanation. Now terminals U and S
In order to examine how the noise applied between the terminals affects the terminal 19, only the capacitors C1, C4, and C5 are focused, and the other capacitors are ignored.

【0028】図4は容量C1,C4,C5を示す等価回
路図である。銅パターン33aおよびシールドパターン
101を合せた面積は銅パターン41cの面積よりも大
きいため、容量C1は容量C4よりも大きい。また容量
C5は、銅パターン41cとアルミニウム基板31の直
接の容量結合の容量であるが、銅パターン41cとアル
ミニウム基板31の間にはシールドパターン101が介
在し両者の直接の容量結合は阻止されているので、容量
C5は実質的にゼロに等しい。したがって、次の関係が
成り立つ。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram showing the capacitors C1, C4 and C5. Since the total area of the copper pattern 33a and the shield pattern 101 is larger than the area of the copper pattern 41c, the capacitance C1 is larger than the capacitance C4. Further, the capacitance C5 is the capacitance of the direct capacitive coupling between the copper pattern 41c and the aluminum substrate 31, but the shield pattern 101 is interposed between the copper pattern 41c and the aluminum substrate 31 to prevent the direct capacitive coupling between the two. Therefore, the capacitance C5 is substantially equal to zero. Therefore, the following relationship holds.

【0029】[0029]

【数4】 [Equation 4]

【0030】いま、端子Sに対して端子Uにノイズとし
てdV/dt(U)が印加されたとする。このとき、端
子Uに対して端子19に加わるノイズdV/dt(1
9)は次式で表わすことができる。
Now, it is assumed that dV / dt (U) is applied as noise to the terminal U with respect to the terminal S. At this time, noise dV / dt (1
9) can be expressed by the following equation.

【0031】[0031]

【数5】 [Equation 5]

【0032】数4の式の関係より、From the relation of the equation (4),

【数6】 [Equation 6]

【0033】となり、端子Sに対して端子Uにノイズが
印加されても、端子Uに対して端子19にはノイズが表
われないことになる。すなわち、シールドパターン10
1が端子Uと同電位に保たれているため、端子S(すな
わちアルミニウム基板31)に対し端子Uにノイズが乗
った場合、シールドパターン101の電位も変動し、こ
れに応じシールドパターン101と容量結合している銅
パターン41c(すなわち端子19)の電位も変動する
ことになる。したがって、端子Uから見れば、端子19
にはノイズが無いのと等価になる。
Therefore, even if noise is applied to the terminal U with respect to the terminal S, noise does not appear at the terminal 19 with respect to the terminal U. That is, the shield pattern 10
Since 1 is kept at the same potential as the terminal U, when noise is applied to the terminal U (that is, the aluminum substrate 31) with respect to the terminal S (that is, the aluminum substrate 31), the potential of the shield pattern 101 also changes, and accordingly, the shield pattern 101 and the capacitance The potential of the coupled copper pattern 41c (that is, the terminal 19) also fluctuates. Therefore, when viewed from the terminal U, the terminal 19
Is equivalent to no noise.

【0034】端子Uはパワートランジスタ1の出力電極
(エミッタ)に接続された出力端子であり、またパワー
トランジスタ1の制御回路13の基準電位を与えてい
る。一方、端子19は制御回路13の入力端子である。
アルミニウム基板31に対して端子Uにノイズが印加さ
れたとしても、制御回路13の基準電位を与える端子U
に対して制御回路13の制御入力を与える端子19にノ
イズが表われないので、回路が誤動作することがない。
The terminal U is an output terminal connected to the output electrode (emitter) of the power transistor 1, and also supplies the reference potential of the control circuit 13 of the power transistor 1. On the other hand, the terminal 19 is an input terminal of the control circuit 13.
Even if noise is applied to the terminal U with respect to the aluminum substrate 31, the terminal U that provides the reference potential of the control circuit 13
On the other hand, no noise appears at the terminal 19 which gives the control input of the control circuit 13, so that the circuit does not malfunction.

【0035】また、入力端子19のみならず、シールド
パターン101上に形成された制御回路13の種々の信
号経路にも、端子Uに対してノイズが表われることが無
いので、例えば誤って保護機能(過電流,過電圧保護な
ど)が働く等の誤動作が回避できる。他の制御回路14
〜18についても同様である。
Further, not only the input terminal 19 but also various signal paths of the control circuit 13 formed on the shield pattern 101 do not show noise with respect to the terminal U. Malfunctions such as overcurrent and overvoltage protection can be avoided. Other control circuit 14
The same applies to ~ 18.

【0036】さらに、端子Uのみならず、アルミニウム
基板31に対して端子V,W,P,N(すなわちパワー
トランジスタ1〜6の電流経路)にノイズが印加された
場合にも、上述と同様にして誤動作が回避できる。な
お、高電圧電源が接続される端子P,N間には大容量の
コンデンサが一般に接続されるので、端子P,Nのノイ
ズは全く同様に表われることになる。
Further, when noise is applied to not only the terminal U but also the terminals V, W, P and N (that is, the current paths of the power transistors 1 to 6) with respect to the aluminum substrate 31, the same operation as described above is performed. Therefore, malfunction can be avoided. Since a large-capacity capacitor is generally connected between the terminals P and N to which the high-voltage power supply is connected, noises at the terminals P and N appear in exactly the same manner.

【0037】なお、上記実施例では、シールドパターン
101〜104は対応のパワートランジスタ1〜6の出
力電極(エミッタ)の電位に直接に固定されているが、
必ずしもその必要はない。例えば図5に示すように、電
源VN のプラス端子,マイナス端子間に比較的大容量の
コンデンサ44が接続される場合には、パワートランジ
スタ2のエミッタ(すなわち端子N)にノイズが表われ
ると、これに応じて電源VN のプラス側の電位も変動す
る。また図6に示すように、パワートランジスタ2のオ
フ時にベースに逆バイアスをかけるために抵抗45およ
びダイオード46,47より成る逆バイアス回路をパワ
ートランジスタ2のエミッタに接続してエミッタ電位を
レベルシフトアップしている場合には、パワートランジ
スタ2のエミッタにノイズが表われると電源VN のマイ
ナス側にも同様にノイズが表われる。なおダイオード4
6,47はツェナーダイオードでもよい。シールドパタ
ーン104はパワートランジスタ2の出力電極(エミッ
タ)の電位に応じた電位に固定されれば前述の効果を発
揮できるので、パワートランジスタ2のエミッタに直接
に接続されることなく、例えば図5の場合であれば電源
N のプラス側、また例えば図6の場合であれば電源V
N のマイナス側に接続されてもよい。このことは、他の
シールドパターン101〜103についても同様であ
る。
Although the shield patterns 101 to 104 are directly fixed to the potentials of the output electrodes (emitters) of the corresponding power transistors 1 to 6 in the above embodiment,
This is not always necessary. For example, as shown in FIG. 5, when a relatively large-capacity capacitor 44 is connected between the positive terminal and the negative terminal of the power supply V N , noise appears at the emitter of the power transistor 2 (that is, the terminal N). The potential on the positive side of the power supply V N also changes accordingly. As shown in FIG. 6, a reverse bias circuit composed of a resistor 45 and diodes 46 and 47 is connected to the emitter of the power transistor 2 in order to reverse bias the base when the power transistor 2 is off, and the emitter potential is level-shifted up. In this case, if noise appears in the emitter of the power transistor 2, noise also appears in the negative side of the power supply V N. Diode 4
6, 47 may be Zener diodes. If the shield pattern 104 is fixed to a potential according to the potential of the output electrode (emitter) of the power transistor 2, the above-described effect can be exhibited, so that the shield pattern 104 is not directly connected to the emitter of the power transistor 2 but is, for example, as shown in FIG. In some cases, the positive side of the power source V N , or in the case of FIG.
It may be connected to the negative side of N. This also applies to the other shield patterns 101 to 103.

【0038】図2の実施例において、シールドパターン
101,104のアルミニウム基板31上への配置は、
好ましくは次のいずれかの方法により行われる。第1の
方法において、絶縁層32の上に銅パターン33をまず
形成しておく。そして、絶縁層105の表面および裏面
に銅パターン41およびシールドパターン101が形成
された構造体、ならびに絶縁層106の表面および裏面
に銅パターン41およびシールドパターン104が形成
された積層体を、それぞれ両面のプリント基板等により
形成し、これらの積層体を絶縁層32上の所定位置に配
置する。また第2の方法において、絶縁層32の上に銅
パターン33とシールドパターン101,104を同時
に形成する。そして、絶縁層105,106の表面に銅
パターン41が形成された積層体をそれぞれ片面のプリ
ント基板等で形成し、これらの積層体をシールドパター
ン101,104上にそれぞれ配置する。
In the embodiment of FIG. 2, the shield patterns 101 and 104 are arranged on the aluminum substrate 31 as follows.
It is preferably carried out by any of the following methods. In the first method, the copper pattern 33 is first formed on the insulating layer 32. Then, the structure in which the copper pattern 41 and the shield pattern 101 are formed on the front surface and the back surface of the insulating layer 105, and the laminated body in which the copper pattern 41 and the shield pattern 104 are formed on the front surface and the back surface of the insulating layer 106 are formed on both sides, respectively. Of the printed circuit board or the like, and these laminated bodies are arranged at predetermined positions on the insulating layer 32. In the second method, the copper pattern 33 and the shield patterns 101 and 104 are simultaneously formed on the insulating layer 32. Then, a laminated body in which the copper pattern 41 is formed on the surfaces of the insulating layers 105 and 106 is formed by a single-sided printed board or the like, and these laminated bodies are arranged on the shield patterns 101 and 104, respectively.

【0039】図7はこの発明による半導体装置の他の実
施例を示す断面図である。図2の実施例と異なり、シー
ルドパターン101,104が、絶縁層32上に形成さ
れた比較的厚い絶縁層109,110の上にそれぞれ配
置されている。またパワートランジスタ1,2用の銅パ
ターン33が比較的厚く形成されている。パワートラン
ジスタ1,2には大電流が流れるので、銅パターン33
は厚い方が望ましい。
FIG. 7 is a sectional view showing another embodiment of the semiconductor device according to the present invention. Unlike the embodiment of FIG. 2, the shield patterns 101 and 104 are arranged on the relatively thick insulating layers 109 and 110 formed on the insulating layer 32, respectively. Further, the copper pattern 33 for the power transistors 1 and 2 is formed relatively thick. Since a large current flows through the power transistors 1 and 2, the copper pattern 33
Thicker is preferable.

【0040】絶縁層109,シールドパターン101,
絶縁層105および銅パターン41の積層体は、2層の
プリント基板等により形成し、これを絶縁層32上の所
定位置に配置するようにしてもよい。この実施例によれ
ば、前記積層体を銅パターン33上に重ねて置き、面積
を削減できるという利点がある。
Insulating layer 109, shield pattern 101,
The laminated body of the insulating layer 105 and the copper pattern 41 may be formed of a two-layer printed circuit board or the like, and this may be arranged at a predetermined position on the insulating layer 32. According to this embodiment, there is an advantage that the laminate can be placed on the copper pattern 33 so as to reduce the area.

【0041】なお、上記実施例では、シールドパターン
101,104の電位を固定する手段としてスルーホー
ル107,108を介した電気的接続について説明した
が、アルミニウムワイヤ、半田付、あるいは金属片より
成るショート部品等により接続してもよい。この場合、
絶縁層105,106の一部を除去してシールドパター
ン101,104の上面の一部を露出させれば接続がや
り易い。
In the above embodiment, the electrical connection via the through holes 107 and 108 was described as means for fixing the potential of the shield patterns 101 and 104, but a short circuit made of aluminum wire, soldering, or metal pieces is used. You may connect by components. in this case,
Connection can be facilitated by removing a part of the insulating layers 105 and 106 and exposing a part of the upper surfaces of the shield patterns 101 and 104.

【0042】ところで、上記図2もしくは図7等に示す
実施例の半導体装置では、上述の如きノイズによる制御
回路13〜18の誤動作を回避することができるもの
の、シールドパターン101,104とアルミニウム基
板31が絶縁層32を間にはさんで対向し容量結合して
いるため、以下のような不都合が生じることがある。す
なわち、これらの半導体装置では、上アーム側のパワー
トランジスタ1,3,5の出力電極(エミッタ)の電位
が、各相の上アーム側と下アーム側のパワートランジス
タのオンオフ状態により著しく変動する。例えば、U相
について見た場合、パワートランジスタ1がオンでパワ
ートランジスタ2がオフのときにはシールドパターン1
01の電位は端子Pの電位に等しくなる一方、パワート
ランジスタ1がオフでパワートランジスタ2がオンのと
きにはシールドパターン101の電位は端子Nの電位に
等しくなる。したがって、パワートランジスタ1,2を
例えばPWM制御した場合、ベースに送るパルスのキャ
リア周波数を高くすると、シールドパターン101の電
位は高速で変位し、その結果シールドパター101とア
ルミニウム基板31の間の容量によりアルミニウム基板
31への漏洩電流が発生する。シールドパターン101
の面積は比較的大きく、したがってこのシールドパター
ン101とアルミニウム基板31の間の容量もそれに応
じて大きなものとなるため、この容量により増加した漏
洩電流が装置の規格を超える虞があるのである。図8お
よび図9に示す実施例の半導体装置はこのようなアルミ
ニウム基板31への漏洩電流を低減するものである。
By the way, in the semiconductor device of the embodiment shown in FIG. 2 or FIG. 7, the malfunction of the control circuits 13 to 18 due to the noise as described above can be avoided, but the shield patterns 101 and 104 and the aluminum substrate 31 are prevented. Since they face each other with the insulating layer 32 interposed therebetween and are capacitively coupled, the following inconvenience may occur. That is, in these semiconductor devices, the potentials of the output electrodes (emitters) of the power transistors 1, 3, 5 on the upper arm side fluctuate significantly depending on the on / off states of the power transistors on the upper arm side and the lower arm side of each phase. For example, regarding the U phase, when the power transistor 1 is on and the power transistor 2 is off, the shield pattern 1
The potential of 01 becomes equal to the potential of the terminal P, while the potential of the shield pattern 101 becomes equal to the potential of the terminal N when the power transistor 1 is off and the power transistor 2 is on. Therefore, when the power transistors 1 and 2 are PWM-controlled, for example, when the carrier frequency of the pulse sent to the base is increased, the potential of the shield pattern 101 is displaced at high speed, and as a result, the capacitance between the shield pattern 101 and the aluminum substrate 31 changes. A leakage current to the aluminum substrate 31 is generated. Shield pattern 101
Area is relatively large, and accordingly, the capacitance between the shield pattern 101 and the aluminum substrate 31 also increases accordingly. Therefore, the leakage current increased by this capacitance may exceed the standard of the device. The semiconductor device of the embodiment shown in FIGS. 8 and 9 reduces such leakage current to the aluminum substrate 31.

【0043】図8に示す3相ブリッジ構成のインバータ
回路も、図1と同様、前述した図12の従来のインバー
タ回路と同一の回路構成であり、したがってここではそ
の説明は省略する。また、この図8の半導体装置も、そ
れぞれ制御回路13,15,17の基準電位と同電位に
保たれたシールドパターン101,102,103,お
よび制御回路14,16,18の共通の基準電位と同電
位に保たれたシールドパターン104を備えているが、
これらのシールドパターン101〜104は図1の場合
と同様に形成されたものであるので、ここでは詳細な説
明を省略する。
The inverter circuit of the three-phase bridge configuration shown in FIG. 8 has the same circuit configuration as that of the conventional inverter circuit of FIG. 12 described above, like FIG. 1, and therefore the description thereof is omitted here. The semiconductor device of FIG. 8 also has shield patterns 101, 102, 103 kept at the same potential as the reference potentials of the control circuits 13, 15, 17 and a common reference potential of the control circuits 14, 16, 18, respectively. It has the shield pattern 104 kept at the same potential,
Since these shield patterns 101 to 104 are formed in the same manner as in FIG. 1, detailed description thereof will be omitted here.

【0044】この実施例では、アルミニウム基板31の
上に形成された絶縁層32と前記シールドパターン10
1〜104との間にシールドパターン111と絶縁層1
12が介設されている。シールドパターン111は絶縁
層32の上に形成されており、シールドパターン111
の上に絶縁層112が形成されている。前記シールドパ
ターン111は、トーテムポール接続されたパワートラ
ンジスタ1,2(もしくはパワートランジスタ3,4、
パワートランジスタ5,6)の基準電位すなわち電源端
子Nの電位に固定されている。
In this embodiment, the insulating layer 32 formed on the aluminum substrate 31 and the shield pattern 10 are formed.
1 to 104 between the shield pattern 111 and the insulating layer 1
12 are provided. The shield pattern 111 is formed on the insulating layer 32.
An insulating layer 112 is formed on the above. The shield pattern 111 includes power transistors 1, 2 (or power transistors 3, 4,
It is fixed to the reference potential of the power transistors 5, 6), that is, the potential of the power supply terminal N.

【0045】シールドパターン111は例えば図9に示
すようにして電源端子Nの電位に固定されている。この
図9は、図8の回路を単一の金属基板上に形成したとき
のU相の部分の構造を示す断面図である。アルミニウム
基板31上には図2の場合と同様の絶縁層32が形成さ
れている。絶縁層32の上にこの絶縁層32と全面積が
重なる銅製のシールドパターン111が形成されてい
る。前記シールドパターン111の上にこのシールドパ
ターン111の全面積と重なる絶縁層112が形成され
ている。この絶縁層112の上には、図2の実施例にお
ける絶縁層32の上と全く同様の構成で、銅パターン3
3、シールドパターン101,104が形成されてい
る。これら銅パターン33、シールドパターン101,
104の上の構成は図2と全く同様であるので、ここで
はその説明を省略する。
The shield pattern 111 is fixed to the potential of the power supply terminal N as shown in FIG. 9, for example. FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of the U-phase portion when the circuit of FIG. 8 is formed on a single metal substrate. An insulating layer 32 similar to that in FIG. 2 is formed on the aluminum substrate 31. A shield pattern 111 made of copper is formed on the insulating layer 32 so as to overlap the insulating layer 32. An insulating layer 112 is formed on the shield pattern 111 so as to overlap the entire area of the shield pattern 111. The copper pattern 3 is formed on the insulating layer 112 with the same structure as the insulating layer 32 in the embodiment of FIG.
3. Shield patterns 101 and 104 are formed. These copper pattern 33, shield pattern 101,
The configuration above 104 is exactly the same as that in FIG. 2, and therefore its explanation is omitted here.

【0046】前記絶縁層112には前記銅パターン33
の一部である銅パターン33cに対応する部分にスルー
ホール113が形設されており、このスルーホール11
3を介して前記シールドパターン111は銅パターン3
3cに接続されている。銅パターン33cはパワートラ
ンジスタ2の出力電極(エミッタ)と電源端子Nを中継
する端子である。すなわち、シールドパターン111は
銅パターン33cを介して電源端子Nと接続され、これ
によって一定の基準電位に固定されている。
The copper pattern 33 is formed on the insulating layer 112.
A through hole 113 is formed in a portion corresponding to the copper pattern 33c which is a part of the through hole 11.
3, the shield pattern 111 is a copper pattern 3
3c is connected. The copper pattern 33c is a terminal that relays the output electrode (emitter) of the power transistor 2 and the power supply terminal N. That is, the shield pattern 111 is connected to the power supply terminal N via the copper pattern 33c, and thereby fixed to a constant reference potential.

【0047】シールドパターン101,104と絶縁層
32の間に以上のような一定の基準電位に固定されたシ
ールドパターン111と絶縁層112を設けたことによ
り、この実施例の半導体装置ではシールドパターン10
1とアルミニウム基板31間はシールドパターン111
によりシールドされ、それらの間の直接の容量結合はな
くなる。したがって、前述したようにシールドパターン
101の電位が高速で変位する場合でも、図2の実施例
の場合に比べアルミニウム基板31への漏洩電流はきわ
めて低減されることになる。
By providing the shield pattern 111 and the insulating layer 112 fixed to the constant reference potential as described above between the shield patterns 101 and 104 and the insulating layer 32, the shield pattern 10 is provided in the semiconductor device of this embodiment.
1 between the aluminum substrate 31 and the shield pattern 111
Is shielded by, and there is no direct capacitive coupling between them. Therefore, even if the potential of the shield pattern 101 is displaced at high speed as described above, the leakage current to the aluminum substrate 31 is extremely reduced as compared with the case of the embodiment of FIG.

【0048】図10に示す実施例の半導体装置は、図8
の半導体装置と同様、絶縁層32とシールドパターン1
01〜104の間に一定の基準電位に固定されたシール
ドパターン111Aと絶縁層112Aを設けている。し
かし、この実施例のシールドパターン111Aおよび絶
縁層112Aはパワートランジスタ1〜6に対応する箇
所には形成されていない。すなわち、シールドパターン
111Aはパワートランジスタ1〜6の部分はシールド
しない構成となっている。この点においてのみ、この図
10の半導体装置は前記図8の半導体装置と異なり、他
の部分については両者は同一の構成である。
The semiconductor device of the embodiment shown in FIG.
Insulating layer 32 and shield pattern 1 as in the semiconductor device of
A shield pattern 111A and an insulating layer 112A fixed at a constant reference potential are provided between 01 to 104. However, the shield pattern 111A and the insulating layer 112A of this embodiment are not formed at the locations corresponding to the power transistors 1 to 6. That is, the shield pattern 111A does not shield the power transistors 1 to 6. Only in this respect, the semiconductor device of FIG. 10 is different from the semiconductor device of FIG. 8 above, and the other parts have the same configuration.

【0049】図11は図10のU相の部分の構造を示す
断面図である。絶縁層32の上には、パワートランジス
タ1,2に対応する部分を除く部分にシールドパターン
111Aが形成されている。このシールドパターン11
1Aはアルミニウムワイヤ,半田付け,ショート部品等
を用いた外部配線114及び銅パターン33cを介して
電源端子Nに接続されている。シールドパターン111
Aの上に絶縁層112Aが形成されており、この絶縁層
112Aの上にシールドパターン101,104が形成
されている。これらシールドパターン101,104の
上の構成は既述の実施例の場合と同様であるのでここで
は説明を省略する。
FIG. 11 is a sectional view showing the structure of the U-phase portion of FIG. On the insulating layer 32, a shield pattern 111A is formed in a portion other than the portions corresponding to the power transistors 1 and 2. This shield pattern 11
1A is connected to the power supply terminal N via the external wiring 114 using an aluminum wire, soldering, a short-circuit component, etc. and the copper pattern 33c. Shield pattern 111
An insulating layer 112A is formed on A, and shield patterns 101 and 104 are formed on the insulating layer 112A. Since the configuration on the shield patterns 101 and 104 is the same as that of the above-described embodiment, the description thereof is omitted here.

【0050】一方、絶縁層32上のパワートランジスタ
1,2に対応する部分には銅パターン33が形成されて
いる。この銅パターン33はシールドパターン111A
と同時に形成しても良いしあるいは独立に形成しても良
い。銅パターン33には半田付け等によりパワートラン
ジスタ1,2が接続されている。
On the other hand, copper patterns 33 are formed on the insulating layer 32 at the portions corresponding to the power transistors 1 and 2. This copper pattern 33 is a shield pattern 111A
They may be formed at the same time or may be formed independently. The power transistors 1 and 2 are connected to the copper pattern 33 by soldering or the like.

【0051】なお、シールドパターン111Aは、銅パ
ターン33のうちパワートランジスタ4の出力端子を形
成する銅パターン33cを拡大することによって形成す
るようにしても良い。このようにするとシールドパター
ン111Aと電源端子Nを接続する外部配線が簡略化さ
れる。
The shield pattern 111A may be formed by enlarging the copper pattern 33c forming the output terminal of the power transistor 4 in the copper pattern 33. This simplifies the external wiring that connects the shield pattern 111A and the power supply terminal N.

【0052】図10および図11に示す実施例の半導体
装置によると、図8および図9の半導体装置と同様の理
由でアルミニウム基板31への漏洩電流を低減すること
ができる。しかも、この実施例の場合、パワートランジ
スタ1〜6直下の絶縁層は絶縁層32のみであるため、
パワートランジスタ1〜6の直下に絶縁層32と絶縁層
112が二重に形成されている図8および図9の実施例
のものに比べ、パワートランジスタ1〜6の熱抵抗が低
減するという効果がある。
According to the semiconductor device of the embodiment shown in FIGS. 10 and 11, the leakage current to the aluminum substrate 31 can be reduced for the same reason as the semiconductor device of FIGS. 8 and 9. Moreover, in this embodiment, since the insulating layer directly under the power transistors 1 to 6 is only the insulating layer 32,
Compared with the embodiment of FIGS. 8 and 9 in which the insulating layer 32 and the insulating layer 112 are doubly formed immediately below the power transistors 1 to 6, the effect of reducing the thermal resistance of the power transistors 1 to 6 is obtained. is there.

【0053】なお、図8および図10に示す実施例にお
いては、絶縁層32の上に形成したシールドパターン1
11または111Aを電源端子Nに接続して漏洩電流を
低減するようにしたが、シールドパターン111または
111Aを電源端子Pに接続するようにしても同等の効
果を奏することができる。要するに、シールドパターン
111,111Aは一定の基準電位に固定されていれば
良い。
In the embodiment shown in FIGS. 8 and 10, the shield pattern 1 formed on the insulating layer 32 is used.
Although 11 or 111A is connected to the power supply terminal N to reduce the leakage current, the same effect can be obtained even if the shield pattern 111 or 111A is connected to the power supply terminal P. In short, the shield patterns 111 and 111A need only be fixed to a constant reference potential.

【0054】また、上記各実施例では、パワースイッチ
ングデバイスとしてバイポーラトランジスタの場合につ
いて説明したが、パワーMOSFETや絶縁ゲート型バ
イポーラトランジスタ(IGBT)等であってもよい。
またNPNトランジスタに限らず、PNPトランジスタ
であってもよい。
In each of the above embodiments, the case where the power switching device is a bipolar transistor has been described, but a power MOSFET, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or the like may be used.
Further, it is not limited to the NPN transistor and may be a PNP transistor.

【0055】[0055]

【発明の効果】請求項1によれば、金属基板上に、第1
の絶縁層と、第1,第2のシールドパターンと、第2,
第3の絶縁層とをそれぞれ介して第1,第2の制御回路
を形成するとともに、第1,第2のシールドパターンを
第1,第2のパワースイッチング素子の出力電極の電位
に応じた電位にそれぞれ固定するようにしたので、第
1,第2の制御回路と金属基板との直接の容量結合はな
くなり、また第1,第2の制御回路と第1,第2のシー
ルドパターンとの間の容量は大きくなり、金属基板に対
して第1,第2のパワースイッチング素子の電流経路に
ノイズが印加された場合には金属基板に対して制御回路
にもノイズが表われる。その結果、第1,第2のパワー
スイッチング素子の出力電極から見ると制御回路にはノ
イズが無いのと同等になり、ノイズによる誤動作が回避
できるという効果がある。
According to the first aspect of the present invention, the first substrate is formed on the metal substrate.
Insulating layer, the first and second shield patterns, the second,
The first and second control circuits are formed via the third insulating layer, respectively, and the first and second shield patterns are formed at potentials corresponding to the potentials of the output electrodes of the first and second power switching elements. Since the first and second control circuits and the metal substrate are not directly capacitively coupled to each other, the first and second control circuits and the first and second shield patterns are not connected to each other. When the noise is applied to the current paths of the first and second power switching elements with respect to the metal substrate, noise also appears in the control circuit with respect to the metal substrate. As a result, when viewed from the output electrodes of the first and second power switching elements, the control circuit is equivalent to having no noise, and there is an effect that malfunction due to noise can be avoided.

【0056】請求項2によれば、請求項1の効果に加
え、パワースイッチング素子のスイッチングに伴って発
生する漏洩電流を低減できるという効果を奏する。
According to the second aspect, in addition to the effect of the first aspect, there is an effect that the leakage current generated due to the switching of the power switching element can be reduced.

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

【図1】この発明による半導体装置の一実施例である3
相ブリッジ構成のインバータ回路を示す回路図である。
1 is an embodiment of a semiconductor device according to the present invention; FIG.
It is a circuit diagram which shows the inverter circuit of a phase bridge structure.

【図2】図1の回路を金属基板上に形成した場合のU相
の回路部分の構造を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a structure of a U-phase circuit portion when the circuit of FIG. 1 is formed on a metal substrate.

【図3】図2のうち上アーム側の部分を拡大して示す断
面図である。
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a portion on the upper arm side in FIG.

【図4】結合容量を示す等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram showing a coupling capacitance.

【図5】図1の実施例の変形例を示す回路図である。5 is a circuit diagram showing a modification of the embodiment of FIG.

【図6】図1の実施例の他の変形例を示す回路図であ
る。
FIG. 6 is a circuit diagram showing another modification of the embodiment of FIG.

【図7】この発明による他の半導体装置を示す断面図で
ある。
FIG. 7 is a sectional view showing another semiconductor device according to the present invention.

【図8】発明による他の半導体装置の回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of another semiconductor device according to the invention.

【図9】図8の回路を金属基板上に形成した場合のU相
の回路部分の構造を示す断面図である。
9 is a cross-sectional view showing the structure of a U-phase circuit portion when the circuit of FIG. 8 is formed on a metal substrate.

【図10】発明による他の半導体装置の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of another semiconductor device according to the invention.

【図11】図10の回路を金属基板上に形成した場合の
U相の回路部分の構造を示す断面図である。
11 is a cross-sectional view showing the structure of a U-phase circuit portion when the circuit of FIG. 10 is formed on a metal substrate.

【図12】従来の3相ブリッジ構成のインバータ回路を
示す回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a conventional inverter circuit having a three-phase bridge configuration.

【図13】図12の回路を金属基板上に形成した場合の
U相の回路部分の構造を示す断面図である。
13 is a cross-sectional view showing the structure of a U-phase circuit portion when the circuit of FIG. 12 is formed on a metal substrate.

【図14】図13のうち上アーム側の部分を拡大して示
す断面図である。
FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of a portion on the upper arm side in FIG.

【図15】結合容量を示す等価回路図である。FIG. 15 is an equivalent circuit diagram showing a coupling capacitance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜6 パワーNPNトランジスタ 13〜18 制御回路 31 アルミニウム基板 32,105,106 絶縁層 101〜104 シールドパターン 107,108 スルーホール 111,111A シールドパターン 1-6 Power NPN transistor 13-18 Control circuit 31 Aluminum substrate 32,105,106 Insulating layer 101-104 Shield pattern 107,108 Through hole 111,111A Shield pattern

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属基板と、前記金属基板上に形成され
た第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上に形成され、ト
ーテムポール接続された第1,第2のパワースイッチン
グ素子と、前記第1の絶縁層上に形成された導電体より
成る第1,第2のシールドパターンと、前記第1のシー
ルドパターン上に形成された第2の絶縁層と、前記第2
のシールドパターン上に形成された第3の絶縁層と、前
記第2の絶縁層上に形成され、前記第1のパワースイッ
チング素子のオン/オフを制御するための第1の制御回
路と、前記第3の絶縁層上に形成され、前記第2のパワ
ースイッチング素子のオン/オフを制御するための第2
の制御回路と、前記第1のシールドパターンを前記第1
のパワースイッチング素子の出力電極の電位に応じた電
位に接続する第1の接続手段と、前記第2のシールドパ
ターンを前記第2のパワースイッチング素子の出力電極
の電位に応じた電位に接続する第2の接続手段とを備え
る半導体装置。
1. A metal substrate, a first insulating layer formed on the metal substrate, and first and second power switching elements formed on the first insulating layer and connected to a totem pole. A first and a second shield pattern made of a conductor formed on the first insulating layer; a second insulating layer formed on the first shield pattern;
A third insulating layer formed on the shield pattern, and a first control circuit formed on the second insulating layer for controlling ON / OFF of the first power switching element; A second layer for controlling on / off of the second power switching element, the second layer being formed on the third insulating layer.
Of the control circuit and the first shield pattern
First connecting means for connecting to a potential according to the potential of the output electrode of the power switching element, and a second connecting means for connecting the second shield pattern to a potential according to the potential of the output electrode of the second power switching element. 2. A semiconductor device having two connecting means.
【請求項2】 請求項1の半導体装置において、少なく
とも第1,第2のシールドパターンと第1の絶縁層との
間に、第1の絶縁層上に形成され且つ一定の基準電位に
固定された第3のシールドパターンと、この第3のシー
ルドパターンと前記第1または第2のシールドパーター
ンの間に形成された第4の絶縁層とが介設されているこ
とを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed on the first insulating layer at least between the first and second shield patterns and the first insulating layer, and is fixed to a constant reference potential. A semiconductor device comprising: a third shield pattern; and a fourth insulating layer formed between the third shield pattern and the first or second shield pattern.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2582144Y2 (en) * 1992-10-16 1998-09-30 新電元工業株式会社 Switching power supply circuit board
JP3206717B2 (en) * 1996-04-02 2001-09-10 富士電機株式会社 Power semiconductor module
KR100360325B1 (en) 1999-06-18 2002-11-09 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 Output controller
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DE10227658B4 (en) * 2002-06-20 2012-03-08 Curamik Electronics Gmbh Metal-ceramic substrate for electrical circuits or modules, method for producing such a substrate and module with such a substrate
JP4634962B2 (en) * 2006-04-28 2011-02-16 パナソニック株式会社 Semiconductor device
JP4899724B2 (en) * 2006-08-28 2012-03-21 ダイキン工業株式会社 Power module
JP5442392B2 (en) * 2009-10-28 2014-03-12 京セラ株式会社 Mobile device
DE102014006841A1 (en) * 2014-05-13 2015-11-19 Auto-Kabel Management Gmbh Circuit arrangement for motor vehicles and use of a circuit arrangement

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