JPH06291235A - 混成集積回路 - Google Patents

混成集積回路

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JPH06291235A
JPH06291235A JP5074217A JP7421793A JPH06291235A JP H06291235 A JPH06291235 A JP H06291235A JP 5074217 A JP5074217 A JP 5074217A JP 7421793 A JP7421793 A JP 7421793A JP H06291235 A JPH06291235 A JP H06291235A
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copper plate
copper
fixed
switching element
switching elements
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JP5074217A
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Susumu Ota
晋 太田
Katsumi Okawa
克実 大川
Noriaki Sakamoto
則明 坂本
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部リード端子の固着部分における電流損失
を抑制し、且つパワー混成集積回路のサイズを小型化に
する。 【構成】 金属基板(1)上に絶縁層(2)を介してイ
ンバータ回路が形成され、インバータ回路を構成する第
1電源ラインは第1の銅板(4)、第2電源ラインは第
2の銅板(5)、負荷に接続され且つ電流を供給する出
力ラインは第3の銅板(6)で形成され、第1の銅板
(4)上には複数のソース側のスイッチング素子が、第
3の銅板(6)上には複数のシンク側のスイッチング素
子が固着されており、第1の銅板(4)および第3の銅
板(6)の一部は基板(1)上に固着され、第3の銅板
(6)の一部分と第1の銅板(4)表面を、第2の銅板
(5)と第3の銅板(6)表面をそれぞれ離間するよう
に交差配置し、第1の銅板(4)と前記第2の銅板
(5)を第1および第2の銅板(4)(5)間に配置し
たコンデンサー(30)(50)で接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、混成集積回路に関し、
特にインバータ回路等のパワー回路を実装した大電流用
の混成集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、混成集積回路としては、セラミッ
クス基板をベースにしたものが多く使用されてきたが、
セラミックス基板上に形成される回路パターンは貴金属
ペーストによって形成されるためにそのシート抵抗が大
きいことおよびセラミックス基板の熱伝導性の悪いこと
から大電流タイプの混成集積回路としては不向きとなっ
ており、近年の大電流タイプの混成集積回路は金属基
板、例えばアルミニウム、銅ベースの基板上に絶縁樹脂
層を介して形成された銅箔パターン上にパワー回路を構
成する部品が実装されている。すなわち、パワー回路部
品は銅等の金属片(ヒートシンク)上に実装されて基板
上に実装され、外部回路と接続するための複数のパワー
用の外部リード端子は基板上の所定位置に半田付けされ
る構造となっている。かかる、大電流用の混成集積回路
としては特開昭63−302530号公報、特開昭64
−25554号公報および特開昭64−5092号公報
に記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来構造の大電流用混
成集積回路では上記したように外部回路と接続するため
の各リード端子が半田層を介して基板上に固着される構
造であるため、以下の不具合がある。すなわち、 半田層自体の電気抵抗値が大きいために電流損失を起
し発熱量が増加する。
【0004】電流出力経路の導電路上に半田層を介し
て外部リード端子が固着される場合、半田層表面が酸化
したとき経時変化に伴って半田層が劣化し、信頼性面で
著しく低下するという問題がある。また、金属基板上に
インバータ回路を形成した場合、基板上には図6の点線
領域内が実装形成されるのが一般的である。インバータ
回路の電源入力端子には平滑用のコンデンサーC1が接
続され、電源入力端子に入出される交流電源を直流電源
に変換している。平滑用コンデンサーC1は大型である
ために金属基板上に形成されたインバータ回路の電源入
力端子と接続する場合には外付け部品となり、電源入力
端子と平滑用コンデンサーC1はリード線等の配線によ
り行われている。このリード線の長さが比較的長くなっ
た場合には、リード線の自己インダクタンス成分が大き
くなり、そのインダクタンス成分の影響を抑制するため
に平滑コンデンサーC1と電源入力端子間にスナバ用の
コンデンサーC2を外付けで接続している。
【0005】スナバ用のコンデンサーC2を外付けする
ことで平滑コンデンサーC1を接続するリード線のイン
ダクタンス成分を抑制することができるが、金属基板上
に形成された導電パターン配線の自己インダクタンス成
分は除去することはできず、導電パターンに大電流を流
すような場合には、導電パターン配線の自己インダクタ
ンスの影響でスパイク電圧が大きくなると共にスイッチ
ング素子のスイッチングノイズが大きくなるという問題
がある。すなわち、例えば、図6に示すインバータ回路
では、平滑コンデンサーC1と電源入力端子を接続する
リード配線のインダクタンスL1,L2は、上述したよう
にスナバ用コンデンサーC2によって抑制される。この
状態で例えばスイッチング素子SW1とSW5がONし
負荷に電流が供給される場合、その電流経路は電源端子
―導電パターンU1―SW1―出力端子U―負荷―出力
端子V―SW5―導電パターンV2―導電パターンU2
電源端子の経路で流れる。この場合、導電パターンU
1,V2,U2の各内部インダクタンスが電流経路に介
在されることになり、上述したスイッチングノイズ等の
問題を有する。
【0006】また、金属基板上にインバータ回路を形成
し、そのインバータ回路の各スイッチング手段を図5に
示す如く、パラレルに接続し、電流量を例えば100A
以上のハイパワーインバータ用の混成集積回路では、各
スイッチング素子と導電路とを接続するワイヤ配線がパ
ターン設計上どうしても長くなるものが生じる。そのた
め、 ワイヤ配線が長くなったものは、ワイヤ配線自体の抵
抗およびインダクタンス成分が増加し、スイッチング素
子のスイッチングノイズを増加させてスイッチング素子
を誤動作させる問題があった。
【0007】ワイヤ配線の長さが異なることにより、
パラレルに接続された各スイッチング素子に流れる電流
量が異なるため、ワイヤ配線が短いスイッチング素子に
はスイッチング素子の定格以上の過電流が流れ、スイッ
チング素子が破壊するおそれがある。本発明は上述した
課題に鑑みてなされたものでこの発明の目的は、外部リ
ード端子の固着部分における電流損失を抑制し、且つ、
パワー用の混成集積回路のサイズを極めて小型化にし信
頼性を向上させた混成集積回路を提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するため、この発明に係わる第1の混成集積
回路は、金属基板上に絶縁層を介してインバータ回路が
形成され、インバータ回路を構成する第1電源ラインは
第1の銅板、第2電源ラインは第2の銅板、負荷に接続
され且つ電流を供給する出力ラインは第3の銅板で形成
され、第1の銅板上には複数のソース側のスイッチング
素子が、第3の銅板上には複数のシンク側のスイッチン
グ素子が固着されており、第1の銅板および第3の銅板
の一部は基板上に固着され、且つ、スイッチング素子が
固着された領域上で第3の銅板の一部分と第1の銅板表
面を、第2の銅板と第3の銅板をそれぞれ離間するよう
に交差配置し、第1の銅板と第2の銅板を第1および第
2の銅板間に配置したコンデンサーで接続したことを特
徴としている。
【0009】また、この発明に係わる第2の混成集積回
路は、金属基板上に絶縁層を介してインバータ回路が形
成され、インバータ回路を構成する第1電源ラインは第
1の銅板、第2電源ラインは第2の銅板、負荷に接続さ
れ且つ電流を供給する出力ラインは第3の銅板で形成さ
れ、第1の銅板上には並列接続された複数のソース側の
スイッチング素子が、第3の銅板上には並列接続された
複数のシンク側のスイッチング素子が固着されると共に
第2および第3の銅板上には絶縁層を介して各スイッチ
ング素子を制御するための第1および第2の制御パター
ンが形成され、少なくとも第3の銅板の一部を折曲げ外
部リード端子として兼用した混成集積回路であって、第
1の銅板および第3の銅板の一部は基板上に固着され、
且つ、スイッチング素子が固着された領域上で第3の銅
板の一部分と第1の銅板表面を、第2の銅板と第3の銅
板表面をそれぞれ離間するように交差配置し、ソース側
のスイッチング素子の制御電極と第1の制御パターン、
シンク側のスイッチング素子の制御電極と第2の制御パ
ターンをそれぞれワイヤで接続し、第1の銅板と第2の
銅板を第1および第2の銅板間に配置したコンデンサー
で接続したことを特徴としている。
【0010】
【作用】以上のように構成される混成集積回路において
は、インバータ回路の第1電源となる第1の銅板と第2
電源となる第2の銅板間に両銅板を接続するコンデンサ
ーを配置することにより、金属基板上に形成されたイン
バータ回路の電流経路における導電パターン、即ち、第
1の銅板、第2の銅板の有する自己インダクタンス成分
の影響を著しく抑制することができる。
【0011】また、スイッチング素子が固着された第1
および第3の銅板の一部または全部を基板上に固着し、
且つ、スイッチング素子が固着された領域上で第3の銅
板の一部を第1の銅板表面と第2の銅板を第3の銅板表
面とそれぞれ離間して交差させることにより、スイッチ
ング素子と第2および第3の銅板を接続する各ワイヤ配
線の長さを均一にしかも最短で接続することができる。
【0012】また、第2および第3の銅板上には絶縁層
を介してスイッチング素子の制御電極と接続される制御
パターンが形成されることにより、第2あるいは第3の
銅板―絶縁層―制御パターン間に寄生容量が形成され、
且つ、その容量がスイッチング素子のゲート―ソース間
(あるいはベース―エミッタ間)に接続される構造とな
るためにノイズ除去用のコンデンサーを必要とせずにノ
イズ除去を行うことができる。
【0013】さらに、シンク側のスイッチング素子が固
着された第3の銅板の一部分を折曲げて外部リード端子
として兼用することにより、外部リード端子のみの半田
固着を不要とすることができる。その結果、リード端子
の半田層による電流損失を抑制することができる。さら
に、リード端子を固着する専用のランド(パッド)を基
板上に形成する必要がないことおよび第3の銅板が中空
に位置するために基板サイズを小型化にすることができ
る。
【0014】さらに、第3の銅板上に配置された制御基
板と第2および第3の銅板上に形成された制御パターン
がワイヤ配線により接続されているために駆動回路を有
した小型化されたインバータ用の混成集積回路を提供す
ることができる。
【0015】
【実施例】以下図1〜図4に示した実施例に基づいて本
発明の混成集積回路を詳細に説明する。図1は本発明の
混成集積回路の断面図、図2は本発明の混成集積回路の
平面図である。
【0016】図1および図2に示す如く、本発明の混成
集積回路は、金属基板(1)と、その基板(1)上に絶
縁層(2)を介して形成された導電路(3)と、その導
電路(3)の所定位置に固着された第1の銅板(4)、
第2の銅板(5)および第3の銅板(6)と、第1およ
び第3の銅板(4)(6)上に固着されたスイッチング
素子(7)(8)、ケース材(10)と、スイッチング
素子(7)(8)を駆動するための制御基板(20)
と、第1の銅板(4)と第2の銅板(5)を接続するコ
ンデンサ(50)とから構成される。
【0017】金属基板(1)は、放熱特性および加工性
を考慮して約2〜5mm厚のアルミニウム基板あるいは
銅基板が使用される。その金属基板(1)は所定サイズ
で矩形状に形成され、混成集積回路が完成する前あるい
は後に所望サイズに分割プレスされる。アルミニウム基
板を用いる場合には、そのアルミニウム基板の表面を薄
膜の酸化アルミニウムで被覆してもよい。また、銅基板
を用いる場合には、その銅基板の表面はニッケルあるい
はクロムメッキが行われ表面保護が行われている。
【0018】金属基板(1)の一主面上には、エポキシ
あるいはポリイミド樹脂等の接着性を有する熱硬化性絶
縁樹脂と約35〜105μm厚の銅箔とのクラッド材が
温度150〜180℃、1平方センチメートル当り50
〜100Kgの圧力でホットプレスされる。前記クラッ
ド材を基板(1)上にホットプレスすることにより前記
熱硬化性絶縁樹脂が絶縁層(2)となり、その絶縁層
(2)上の銅箔をホトエッチング等して所望形状の導電
路(3)が形成される。
【0019】金属基板(1)上に形成される導電路
(3)は、図5に示したインバータ回路を構成するよう
に、例えば図1および図2に示す如く、第1および第3
の銅板(4)(6)を固着するための導電路(3)のみ
が形成されている。尚、本発明では外部リード端子を固
着するための専用のランド(パッド)は形成されていな
い。導電路(3)上にはスクリーン印刷により印刷した
ソルダーペーストが付着されて半田層(9)が形成され
る。その半田層(9)上に第1および第3の銅板(4)
(6)が載置されて半田リフロー工程によりソルダーペ
ーストを溶解し導電路(3)と各銅板(4)(6)を固
着接続する。
【0020】図5に示したインバータ回路の第1電源ラ
イン(例えばVCCライン)は第1の銅板(4)、第2電
源ライン(例えばアースライン)は第2の銅板(5)お
よび電流を供給する出力ラインは第3の銅板(6)によ
り形成されている。第1〜第3の銅板(4)(5)
(6)は約50〜300Aの大電流に対応できるように
する必要からその厚みは約1〜5mm程度の肉厚を有し
ている。
【0021】第1の銅板(4)上にはインバータ回路の
ソース側のスイッチング素子(7A)(7B)(7C)
が半田層(11)によって固着されている。本発明の混
成集積回路では約100A以上の電流に対応できるもの
とするために各スイッチング素子は例えば図5に示す如
く、4並列接続されている。並列接続されたスイッチン
グ素子は3つのブロック毎にそれぞれ隣接するように固
着される。それらソース側のスイッチング素子(7A)
(7B)(7C)は第1の電源ラインにより共通接続さ
れるために本実施例では第1の銅板(4)を共通とし、
スイッチング素子(7A)(7B)(7C)を固着した
が、第1の銅板(4)を3つに分割し、分割された第1
の銅板上にそれぞれ並列接続されたスイッチング素子を
固着することも可能である。
【0022】金属基板(1)を銅基板とした場合には、
第1の銅板(4)を共通使用し、アルミニウム基板とし
た場合には、第1の銅板(4)を共通使用するとアルミ
ニウムと銅との熱膨張係数の差が大きいためにアルミニ
ウム基板に反りが生じるおそれがあるために第1の銅板
(4)を各スイッチング素子の数だけ分割するのが好ま
しい。
【0023】一方、第3の銅板(6)上には、インバー
タ回路のシンク側のスイッチング素子(8A)(8B)
(8C)が半田層(11)を介して固着されている。シ
ンク側のスイッチング素子もソース側のスイッチング素
子と同様に第3の銅板(6)上に隣接して固着されてい
る。第3の銅板(6)は出力ラインの数に対応して個別
に分割されている。
【0024】第1および第3の銅板(4)(6)上に半
田層(11)(11)を介して固着されたスイッチング
素子(7A)〜(7C)(8A)〜(8C)はパワート
ランジスタ、パワーMOSFET、あるいはIGBT等
の大電流タイプの半導体スイッチング素子が用いられて
いる。スイッチング素子が固着される第1の銅板(4)
および第3の銅板(6)の一部分は基板(1)上に固着
され、且つ、ソース側スイッチング素子(7A)〜(7
C)が固着された固着領域上で第3の銅板(6)の一部
分と第1の銅板(4)を、シンク側のスイッチング素子
(8A)〜(8C)が固着された固着領域上で第2の銅
板(5)と第3の銅板(6)をそれぞれ離間させて交差
配置されている。そして、第2および第3の銅板(5)
(6)上に形成された第1および第2の制御パターン
(21)(22)とスイッチング素子(7A)〜(7
C)(8A)〜(8C)がワイヤで接続されている。
【0025】具体的に述べると、シンク側のスイッチン
グ素子(8A)〜(8C)が固着された第3の銅板
(6)の固着領域を基板(1)上に固着し、その延在さ
れる先端部を第1の銅板(4)上に固着されたソース側
のスイッチング素子(7A)〜(7C)の一部分を重畳
するように配置し、第2の銅板(5)をシンク側のスイ
ッチング素子(8A)〜(8C)と重畳するように離間
させ空間に配置されている。
【0026】上記したように、第3の銅板(6)はシン
ク側のスイッチング素子(8A)〜(8C)が固着され
る固着領域が基板(1)上に固着され、その固着領域よ
り延在される先端部が第1の銅板(4)と重畳離間する
ように、その中間部分で折曲げ加工されている。さら
に、その先端部は第1の銅板(4)上に固着された全て
のソース側のスイッチング素子(7A)〜(7C)の一
部と重畳するように配置されている。具体的には、各ス
イッチング素子のエミッタあるいはソース電極と第3の
銅板(6)とをワイヤで接続した際、各ワイヤ配線の長
さが均一にしかも最短の長さとなるように、第3の銅板
(6)の先端部は、各スイッチング素子のソースあるい
はエミッタ電極、ゲートあるいはベース電極と重畳され
ず、並列接続されたスイッチング素子の固着領域の略中
心線で線対象となるように重畳配置されている。
【0027】また、上記した第3の銅板(6)の先端部
にはスイッチング素子(7A)〜(7C)と接続される
第1の制御パターン(21)が形成されている。第1の
制御パターン(21)は第3の銅板(6)上にエポキシ
樹脂をベースにした絶縁層(23)を介して銅箔等の金
属箔により形成されている。第1の制御パターン(2
1)はソース側のスイッチング素子(7A)〜(7C)
のゲートあるいはベース電極とソースあるいはエミッタ
電極と接続されるための2種類のパターンが形成され
る。すなわち、第1の制御パターン(21A)はゲート
あるいはベース電極と、第1の制御パターン(21B)
はソースあるいはエミッタ電極と接続される。本実施例
では第1の制御パターン(21A)(21B)は第3の
銅板(6)の先端部を囲むようにコの字状に形成されて
いる。
【0028】第3の銅板(6)上に固着されたシンク側
のスイッチング素子(8A)〜(8C)と接続される第
2の銅板(5)は第3の銅板(6)と重畳するように離
間配置される。具体的には、第2の銅板(5)は後述す
るケース材(10)によって支持されており、基板
(1)とケース材(10)とを一体化した際、第3の銅
板(6)と離間重畳するように配置される。第2の銅板
(5)はシンク側のスイッチング素子(8A)〜(8
C)とワイヤで接続されるためにスイッチング素子(8
A)〜(8C)のベースあるいはゲート電極とエミッタ
あるいはソース電極を残した他の領域と重畳するように
配置される。
【0029】また、第2の銅板(5)上にはスイッチン
グ素子(8A)〜(8C)と接続される第2の制御パタ
ーン(22)が形成されている。第2の制御パターン
(22)はエポキシ樹脂をベースにした絶縁層(24)
を介して銅箔等の金属箔により形成されている。第2の
制御パターン(22)はシンク側のスイッチング素子
(8A)〜(8C)のゲートあるいはベース電極とソー
スあるいはエミッタ電極と接続されるための2種類のパ
ターンが形成される。すなわち、第2の制御パターン
(22A)はゲートあるいはベース電極と、第2の制御
パターン(22B)はソースあるいはエミッタ電極と接
続される。本実施例では、ベースあるいはゲート電極と
接続される第2の制御パターン(22A)は各スイッチ
ング数(出力数)に対応して形成され、ソースあるいは
エミッタ電極と接続される第2の制御パターン(22
B)は共通接続されるために第2の銅板(5)の長手方
向の全面に形成されている。
【0030】スイッチング素子の固着領域上で離間配置
された第1の銅板(4)と第3の銅板(6)および第3
の銅板(6)と第2の銅板(5)との離間距離は、図面
上では比較的にあるように見えるが、実際には約2〜5
mm程度の距離で離間配置される。ところで、第3の銅
板(6)の一部分は外部回路と接続するための外部リー
ド端子(6A)として兼用されている。すなわち、第3
の銅板(6)の一部分を上面方向に略90°の角度で折
曲げ加工し、折曲げ加工された先端部を外部リード端子
(6A)として用い、ヒートシンクとなる銅板(6)と
外部リード(6A)とを兼用させることである。第3の
銅板(6)の外部リード端子(6A)は後述するケース
材の上面部よりも突出するように延在され、本実施例で
は上述したように略90°の角度で折曲げ加工される
が、外部回路との接続状態に応じてその角度は任意に調
整することができる。
【0031】第3の銅板(6)の一部分を折曲げ加工し
その先端部を外部リード端子(6A)として兼用するこ
とにより、外部リード端子専用の固着パッドを基板
(1)上に形成する必要がないため基板(1)のサイズ
を小型化にすることができる。また、外部リード端子専
用の固着パッドが無くなるのに伴いリード端子を固着す
るための専用の半田層が無くなるために半田層による出
力電流の損失を抑制することができ信頼性の向上に寄与
することができる。
【0032】金属基板(1)上にソース側のスイッチン
グ素子が固着された第1の銅板(4)を固着し、その第
1の銅板(4)と交差するようにシンク側のスイッチン
グ素子が固着された第3の銅板(6)を隣接配置して基
板(1)上に固着した後、基板(1)はケース材(1
0)と一体化される。ケース材(10)はファイバグラ
ス・レインホースPET(FRPET)等の絶縁樹脂で
射出成形により略枠状に形成される。ケース材(10)
の射出成形時に第2の銅板(5)がインサート成形され
るようになっており、具体的にはケース材(10)内に
設けられた各バー(10A)によって第2の銅板(5)
が固定支持される構造となっている。すなわち、インサ
ート成形時に第2の銅板(5)は各バー(10A)に埋
没するように形成されるため、第2の銅板(5)は各バ
ー(10A)によって強固に固定支持されることにな
る。
【0033】ケース材(10)は基板(1)の周端辺と
略一致するようにエポキシ系あるいはシリコン系の接着
剤によって固着一体化される。金属基板(1)とケース
材(10)を一体化した後、図5に示したインバータ回
路に基づいて、ボンディングワイヤにより各銅板および
各スイッチング素子が相互接続されることになる。すな
わち、ソース側のスイッチング素子(7A)〜(7C)
のベースあるいはゲート電極は第3の銅板(6)上に形
成された第1の制御パターン(21A)と接続され、エ
ミッタあるいはソース電極は第1の制御パターン(21
B)および第3の銅板(6)と直接約200〜500μ
m径のAlワイヤでボンディング接続される。
【0034】また、シンク側のスイッチング素子(8
A)〜(8C)のベースあるいはゲート電極は第2の銅
板(5)上に形成された第2の制御パターン(22A)
と接続され、エミッタあるいはソース電極は第2の制御
パターン(22B)および第2の銅板(5)と直接約2
00〜500μm径のAlワイヤでボンディング接続さ
れる。
【0035】第1および第2の制御パターン(21A)
(21B)(22A)(22B)は銅板(4)(5)上
に絶縁層(23)(24)を介して形成されるために、
それら制御パターン(21A)(21B)(22A)
(22B)と銅板(4)(5)間には所定の寄生容量が
形成され、上述したように各スイッチング素子(7A)
〜(7C)(8A)〜(8C)のベースあるいはゲート
電極と第1の制御パターン(21A)および第2の制御
パターン(22A)、エミッタあるいはソース電極と第
1の制御パターン(21B)および第2の制御パターン
(22B)を接続すると、図3に示す如く、例えばMO
S型のスイッチング素子のゲート―ソース間に寄生容量
が接続される構造となる。従って、ノイズ除去を行うた
めの専用のコンデンサー部品を必要とせずにゲート―ソ
ース間のノイズを除去できスイッチング素子の信頼性を
向上することができる。
【0036】並列接続された各シンク側およびソース側
のスイッチング素子(7A)〜(7C)(8A)〜(8
C)のベースあるいはゲート電極、エミッタあるいはソ
ース電極と第1、第2の制御パターン(21A)(21
B)(22A)(22B)および第2、第3の銅板
(5)(6)をワイヤでボンディング接続する際、第
2、第3の銅板(5)(6)とスイッチング素子(7
A)〜(7C)(8A)〜(8C)との離間距離が約2
〜5mm程度であること、および第2および3の銅板
(5)(6)が線対象となるように重畳配置されている
ことにより、ボンディング時のワイヤを最短の長さで、
しかも各ワイヤ配線の長さを均一にできることになる。
一方、ボンディング時における応力も第2の銅板(5)
はケース材(10)のバー(10A)によって固定支持
されているために超音波ボンディング装置を用いても何
んら支障はない。
【0037】第1の銅板(4)と第2の銅板(5)はそ
れぞれスナバ用コンデンサーCU,CV,CW(50)に
よって接続されている。各コンデンサーCU,CV,CW
は金属基板(1)上に形成されたインバータ回路の第
1,第2,第3の銅板(4)〜(6)の自己インダクタ
ンス成分による影響を抑制するために接続配置されたも
のである。
【0038】本実施例によれば、コンデンサーCU
V,CW(50)は二本のリード端子を有する既製部品
であり、第1の銅板(4)にネジ込み構造により取り付
けられた金属製の支柱(51)にそのコンデンサー(5
0)のリード端子の一端が半田付けされ、リード端子の
他端が第2の銅板(5)と半田付けされる構造となる。
この場合、コンデンサー(50)のリード端子が接続さ
れる支柱(51)の頭部は第3の銅板(6)表面より突
出されているためにコンデンサー(50)のリード端子
と支柱(51)は容易に半田付けることができる。ま
た、コンデンサー(50)は図1および図2では、明ら
かにされないがケース材(10)のバー(10A)に接
着剤によって接着固定されているためにコンデンサー
(50)のリード端子を支柱(51)と第2の銅板
(5)に接続する場合に容易に接続することができる。
【0039】スナバ用のコンデンサー(50)で第1お
よび第2の銅板(4)(5)を接続する図5で示したイ
ンバータ用の混成集積回路構造では、平滑コンデンサー
1と電源入力端子を接続するリード線の自己インダク
タンスL1,L2は外付けされるスナバ用のコンデンサー
2によって抑制され、例えばスイッチング素子SW1
とSW5とがONし負荷に電流が流れた場合、その電流
経路は電源端子(+)―第1の銅板(4)―出力端子U
―SW1―負荷―出力端子V―SW5―第2の銅板
(5)―電源端子(−)という経路で流れる。この際、
電流経路の第1の銅板(4)の自己インダクタンスlU1
と第2の銅板(5)の自己インダクタンスl U2は第1の
銅板(4)と第2の銅板(5)間に接続されたスナバ用
コンデンサ(50)によって除去されるために、電流経
路に流れる電流に影響を与える自己インダクタンス成分
は第2の銅板(5)のlU2のみとなり、自己インダクタ
ンス成分によるスパイクノイズの発生を著しく抑制する
ことができる。
【0040】第1の銅板(4)と第2の銅板(5)を接
続するスナバ用コンデンサーCU,CV,CW(50)と
して本実施例ではリード線付きの部品を用いたが、コン
デンサーであればこれに限定されるものではなく、例え
ば、表面実装型のコンデンサーであってもよい。この場
合、コンデンサーは第3の銅板上に実装し、ワイヤ配線
により第1の銅板(4)と第2の銅板(5)を接続す
る。
【0041】ところで、基板(1)とケース材(10)
を一体化し、各スイッチング素子と各銅板等を接続する
と共にコンデンサー(30)を第1,第2の銅板(4)
(5)と接続した後、制御基板(20)と第1および第
2の制御パターン(21)(22)とがワイヤにより接
続される。制御基板(20)はエポキシ、セラミックス
あるいは金属等のベース基板が用いられ、その一主面あ
るいは両主面には銅箔によって所望形成のパターンが形
成されている。本実施例においては、制御基板(20)
上にはソースおよびシンク側の各スイッチング素子(7
A)〜(7C)(8A)〜(8C)を駆動させるために
必要なトランジスタ、チップ抵抗等の複数の回路素子か
ら構成される駆動回路(25A)〜(25C)(26
A)〜(26C)が形成され、その駆動回路(25A)
〜(25C)(26A)〜(26C)からは各スイッチ
ング素子のゲート電極と接続するための専用のパッド
(27A)〜(27C)(28A)〜(28C)および
ソース電極と接続するための専用パッド(29A)〜
(29C)(30A)〜(30C)が形成されている。
また、制御基板(20)上には、温度補償回路、電流検
出回路等の各種の保護回路が形成されている。さらに、
制御基板(20)には外部回路と相互接続するためのコ
ネクタ(31)が所定位置に固着接続される。
【0042】上記した制御基板(20)はケース材(1
0)と一体化されたバー(10B)上に載置された後、
制御基板(20)上に形成されたゲート電極用のパッド
(27A)〜(27C)(28A)〜(28C)と第1
および第2の制御パターン(21A)(22A)が、ソ
ース電極用のパッド(29A)〜(29C)(30A)
〜(30C)と第1および第2の制御パターン(21
B)(22B)とがAlワイヤで接続される。
【0043】スイッチング素子、第1〜第3の銅板およ
び制御基板をワイヤで相互接続した後、ケース材(1
0)内に囲まれた空間領域内にシリコンゲル(40)お
よびエポキシ樹脂(50)を順次充填しインバータ回路
に必要な各部品および素子を保護する。制御基板(2
0)と第1および第2の制御パターン(21)(22)
を接続するワイヤは約200〜500μmと比較的太い
配線であることおよびワイヤ配線時に余裕を持たせてい
るために、シリコンゲル(40)が膨張した場合であっ
てもワイヤ配線が膨張応力によって断線するような不具
合は発生しない。
【0044】また、本実施例ではインバータ回路の出力
端子は上部方向に導出形成されているが、VCCラインお
よびアースラインの第1および第2の銅板(4)(5)
は基板(1)の一周端辺に延在され折曲げ加工されネジ
止め出来るように設計されている。
【0045】
【発明の効果】以上に詳述した如く、本発明に依れば、
インバータ回路の第1電源となる第1の銅板と第2電源
となる第2の銅板間に両銅板を接続するコンデンサーを
配置することにより、金属基板上に形成されたインバー
タ回路の電流経路における導電パターン、即ち、第1の
銅板、第2の銅板の有する自己インダクタンス成分の影
響を著しく抑制することができる。その結果、極めて信
頼性の高いインバータ用の混成集積回路を提供すること
ができる。
【0046】また、本発明に依れば、特に並列接続され
た複数のスイッチング素子が固着された第1および第3
の銅板の一部または全部を基板上に固着し、且つ、スイ
ッチング素子が固着された領域上で第3の銅板の一部を
第1の銅板表面と第2の銅板を第3の銅板表面とそれぞ
れ離間して交差させることにより、スイッチング素子と
第2および第3の銅板を接続する各ワイヤ配線の長さを
均一にしかも最短で接続することができる。その結果、
ワイヤ配線の抵抗およびインダクタンス成分を最小限に
することができスイッチングノイズによるスイッチング
素子の誤動作のない信頼性の優れた混成集積回路を提供
することができる。また、ワイヤ配線が各スイッチング
素子において均一であるため安定した電流を流すことが
できる。
【0047】さらに、本発明に依れば、第2および第3
の銅板上には絶縁層を介してスイッチング素子の制御電
極と接続される制御パターンが形成されることにより、
第2あるいは第3の銅板―絶縁層―制御パターン間に寄
生容量が形成され、且つ、その容量がスイッチング素子
のゲート―ソース間(あるいはベース―エミッタ間)に
接続される構造となるためにその寄生容量でノイズ除去
を行うことができる。その結果、ノイズ除去専用のコン
デンサ部品を基板上に実装する必要がないため低コスト
でしかも信頼性の高い混成集積回路を提供することがで
きる。
【0048】さらに、本発明に依ればシンク側のスイッ
チング素子が固着された第3の銅板の一部分を折曲げて
外部リード端子として兼用することにより、外部リード
端子のみの半田固着を不要とすることができる。その結
果、リード端子の半田層による電流損失を抑制すること
ができ、発熱量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の混成集積回路を示す断面図である。
【図2】本発明の混成集積回路の平面図である。
【図3】スイッチング素子の等価回路図である。
【図4】制御基板の平面図である。
【図5】インバータ回路を示す回路図である。
【図6】インバータ回路を示す回路図である。
【符号の説明】
(1) 金属基板 (2) 絶縁層 (3) 導電路 (4) 第1の銅板 (5) 第2の銅板 (6) 第3の銅板 (7)(8) スイッチング素子 (9)(11) 半田層 (10) ケース材 (10A)(10B)バー (20) 制御基板 (21)(22)制御パターン (50) コンデンサー (51) 支柱
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05K 3/46 U 6921−4E

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属基板上に絶縁層を介してインバータ
    回路が形成され、前記インバータ回路を構成する第1電
    源ラインは第1の銅板、第2電源ラインは第2の銅板、
    負荷に接続され且つ電流を供給する出力ラインは第3の
    銅板で形成され、前記第1の銅板上には複数のソース側
    のスイッチング素子が、前記第3の銅板上には複数のシ
    ンク側のスイッチング素子が固着されており、前記第1
    の銅板および前記第3の銅板の一部は前記基板上に固着
    され、且つ、スイッチング素子が固着された領域上で前
    記第3の銅板の一部分と前記第1の銅板表面を、前記第
    2の銅板と前記第3の銅板表面をそれぞれ離間するよう
    に交差配置し、前記第1の銅板と前記第2の銅板を前記
    第1および第2の銅板間に配置したコンデンサーで接続
    したことを特徴とする混成集積回路。
  2. 【請求項2】 金属基板上に絶縁層を介してインバータ
    回路が形成され、前記インバータ回路を構成する第1電
    源ラインは第1の銅板、第2電源ラインは第2の銅板、
    負荷に接続され且つ電流を供給する出力ラインは第3の
    銅板で形成され、前記第1の銅板上には並列接続された
    複数のソース側のスイッチング素子が、前記第3の銅板
    上には並列接続された複数のシンク側のスイッチング素
    子が固着されると共に前記第2および第3の銅板上には
    絶縁層を介して各スイッチング素子を制御するための第
    1および第2の制御パターンが形成され、少なくとも前
    記第3の銅板の一部を折曲げ外部リード端子として兼用
    した混成集積回路であって、前記第1の銅板および前記
    第3の銅板の一部は前記基板上に固着され、且つ、スイ
    ッチング素子が固着された領域上で前記第3の銅板の一
    部分と前記第1の銅板表面を、前記第2の銅板と前記第
    3の銅板表面をそれぞれ離間するように交差配置し、前
    記ソース側のスイッチング素子の制御電極と前記第1の
    制御パターン、前記シンク側のスイッチング素子の制御
    電極と前記第2の制御パターンをそれぞれワイヤで接続
    し、前記第1の銅板と前記第2の銅板を前記第1および
    第2の銅板間に配置したコンデンサーで接続したことを
    特徴とする混成集積回路。
JP5074217A 1993-03-25 1993-03-31 混成集積回路 Pending JPH06291235A (ja)

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