JPWO2019234911A1 - 半導体モジュール - Google Patents

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義弥 家入
悦宏 神山
悦宏 神山
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Abstract

半導体モジュールは、直流を3相の交流に変換し、当該3相の交流を3相モータに供給して駆動するための半導体モジュールであって、第1ないし第3制御信号端子Q1G、Q2G、Q3Gは、それぞれの一端が基板Bの第1辺B1に近接するように、第1辺B1が延在する方向に沿って並んで配置され、第4ないし第6制御信号端子Q4、Q5、Q6は、それぞれの一端が基板Bの第2辺B2に近接するように、第2辺B2が延在する方向に沿って並んで配置されている。

Description

本発明は、半導体モジュールに関する。
従来、半導体装置の一つとして、直流電源から入力した直流電力を交流電力に変換して出力する半導体モジュールが知られている。
この半導体モジュールは、例えば、直流電圧を3相の交流電圧に変換し、3相モータを駆動するために用いられる(特許第6062565)。
この従来の半導体モジュール(図3、図4)では、ハイサイドとローサイドの信号配線が半導体モジュールのパッケージの片側(電源、グランド側)に位置している。
このため、ローサイドのゲートの配線が長くなり、図3の例では、1つの信号配線に対して2本のボンディングワイヤが必要になる。
特に、ハイサイドとローサイドのスイッチ(MOSトランジスタ)のゲートの制御信号の配線が異なるので、ハイサイドとローサイドで信号の伝達時間が異なり、スイッチの制御性が低下する問題がある。
そこで、本発明は、スイッチを制御するめの信号配線をハイサイドとローサイドに分けて配置して、スイッチを制御するための制御信号の配線の長さを揃えて、信号の伝達時間を均等にしてスイッチの制御性を向上することを目的とする。
本発明の一態様に係る実施形態に従った半導体モジュールは、
直流を3相の交流に変換し、当該3相の交流を3相モータに供給して駆動するための半導体モジュールであって、
基板と、
前記基板上に第1辺に沿って設けられた電源配線と、
前記電源配線に接続された電源端子と、
前記基板上に、前記基板の前記第1辺に対向する第2辺に沿って設けられた、第1接地配線、第2接地配線、及び、第3接地配線と、
前記第1接地配線に接続された第1接地端子、前記第2接地配線に接続された第2接地端子、及び前記第3接地配線に接続された第3接地端子と、
前記3相モータのコイルにそれぞれ接続される第1ないし第3モータ端子と、
前記電源配線と前記第1ないし第3接地配線との間でハイサイドスイッチとローサイドスイッチとがそれぞれ直列に接続されて構成されるとともに、前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチとの接続点がそれぞれ第1ないし第3モータ端子に接続され、互いに並列に接続される第1ないし第3のハーフブリッジと、
前記第1ないし第3のハーフブリッジの前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチの動作を制御する制御信号が入力される第1ないし第6の制御信号端子と、を備え、
前記第1ないし第3制御信号端子は、それぞれの一端が前記基板の前記第1辺に近接するように、前記第1辺が延在する方向に沿って並んで配置され、
前記第4ないし第6制御信号端子は、それぞれの一端が前記基板の前記第2辺に近接するように、前記第2辺が延在する方向に沿って並んで配置されている
ことを特徴とする。
前記半導体モジュールにおいて、
前記第1のハーフブリッジの第1ハイサイドスイッチの制御電極と前記第1制御信号端子とを接続する第1制御用ボンディングワイヤと、
前記第2のハーフブリッジの第2ハイサイドスイッチの制御電極と前記第2制御信号端子とを接続する第2制御用ボンディングワイヤと、
前記第3のハーフブリッジの第3ローサイドスイッチの制御電極と前記第3制御信号端子とを接続する第3制御用ボンディングワイヤと、
前記第1のハーフブリッジの第1ローサイドスイッチの制御電極と前記第4制御信号端子とを接続する第4制御用ボンディングワイヤと、
前記第2のハーフブリッジの第2ローサイドスイッチの制御電極と前記第5制御信号端子とを接続する第5制御用ボンディングワイヤと、
前記第3のハーフブリッジの第3ローサイドスイッチの制御電極と前記第6制御信号端子とを接続する第6制御用ボンディングワイヤと、をさらに備える
ことを特徴とする。
前記半導体モジュールにおいて、
前記第4制御用ボンディングワイヤは、前記第1接地配線上を通過するように配線され、
前記第5制御用ボンディングワイヤは、前記第2接地配線上を通過するように配線され、
前記第6制御用ボンディングワイヤは、前記第3接地配線上を通過するように配線されている
ことを特徴とする。
前記半導体モジュールにおいて、
前記第1制御信号端子は、前記電源端子と前記第1モータ端子との間に接続され、
前記第2制御信号端子は、前記第1モータ端子と前記第2モータ端子との間に接続され、
前記第3制御信号端子は、前記第2モータ端子と前記第3モータ端子との間に接続されている
ことを特徴とする。
前記半導体モジュールにおいて、
前記第1接地配線は、前記第1ローサイドスイッチの第2電極にボンディングワイヤを介して接続され、
前記第2接地配線は、前記第2ローサイドスイッチの第2電極にボンディングワイヤを介して接続され、
前記第3接地配線は、前記第3ローサイドスイッチの第2電極にボンディングワイヤを介して接続されている
ことを特徴とする。
前記半導体モジュールにおいて、
前記第1辺と前記第3辺とが交差する前記基板の第1角部上に設けられた第1支持用ダミー配線と、
前記第1辺と前記第4辺とが交差する前記基板の第2角部上に設けられた第2支持用ダミー配線と、
前記第2辺と前記第3辺とが交差する前記基板の第3角部上に設けられた第3支持用ダミー配線と、
前記第2辺と前記第4辺とが交差する前記基板の第4角部上に設けられた第4支持用ダミー配線と、
をさらに備え、
前記第1ないし第4支持用ダミー配線は、ワイヤボンディング時に前記基板を支持部材で抑えるために、前記ワイヤボンディング時に前記第1ないし第4支持用ダミー配線の上面が前記支持部材により抑えられるようになっている
ことを特徴とする。
前記半導体モジュールにおいて、
前記基板上において、前記第1接地配線と前記第2接地配線との間、又は、前記第2接地配線と前記第3接地配線との間に位置するように、前記基板の第2辺に近接して配置され、温度を検出するためのサーミスタをさらに備える
ことを特徴とする。
前記半導体モジュールにおいて、
前記第1ないし第3接地配線のそれぞれの面積は、前記電源配線の面積よりも小さいことを特徴とする。
前記半導体モジュールにおいて、
前記電源端子は、前記第1支持用ダミー配線上を迂回するように、配置され、
前記第3モータ端子は、前記第2支持用ダミー配線上を迂回するように、配置され、
前記第1接地端子は、前記第3支持用ダミー配線上を迂回するように、配置され、
前記第3接地端子は、前記第4支持用ダミー配線上を迂回するように、配置されている
ことを特徴とする。
前記半導体モジュールにおいて、
前記第1ないし第3制御信号端子は、それぞれの一端が前記基板の前記第1辺に近接するように、前記第1辺が延在する方向に沿って並んで配置され、
前記第4ないし第6制御信号端子は、それぞれの一端が前記基板の前記第2辺に近接するように、前記第2辺が延在する方向に沿って並んで配置されている
ことを特徴とする。
前記半導体モジュールにおいて、
前記第1制御信号端子は、前記電源端子と前記第1モータ端子との間に配置され、
前記第2制御信号端子は、前記第1モータ端子と前記第2モータ端子との間に配置され、
前記第3制御信号端子は、前記第2モータ端子と前記第3モータ端子との間に配置されている
ことを特徴とする。
前記半導体モジュールにおいて、
前記第4制御信号端子は、前記第1接地端子と前記第2接地端子との間に配置され、
前記第5及び第6制御信号端子は、前記第2接地端子と前記第3接地端子との間に配置されている
ことを特徴とする。
前記半導体モジュールにおいて、
実装基板に接続される、前記第1ないし第3制御信号端子の他端は、前記実装基板に接続される、前記電源端子の他端、及び、前記第1ないし第3モータ端子の他端よりも、前記基板の前記第1辺に近い位置に配置されており、
前記実装基板に接続される、前記第4ないし第6制御信号端子の他端は、前記実装基板に接続される、前記第1ないし第3接地端子の他端よりも、前記基板の前記第2辺に近い位置に配置されている
ことを特徴とする。
前記半導体モジュールにおいて、
前記第1のハーフブリッジの第1ハイサイドスイッチは、前記電源配線の一端上に配置され且つ前記電源配線SXに第1電極が電気的に接続され、
前記第3のハーフブリッジの第3ハイサイドスイッチは、前記電源配線の他端上に配置され且つ第1電極が前記電源配線に電気的に接続され、
前記第2のハーフブリッジの第2ハイサイドスイッチは、前記第1ハイサイドスイッチと前記第3ハイサイドスイッチとの間に位置するように、前記電源配線上に配置され且つ第1電極が前記電源配線に電気的に接続されている
ことを特徴とする。
前記半導体モジュールにおいて、
前記基板の上面に前記電源配線SXの前記一端と前記第1接地配線との間に位置するように設けられ、上面に前記第1ローサイドスイッチが配置され、前記第1ハイサイドスイッチの他端及び前記第1モータ端子に電気的に接続された第1中央配線と、
前記基板の上面に前記電源配線の前記他端と前記第3接地配線との間に位置するように設けられ、上面に前記第3ローサイドスイッチが配置され、前記第3ハイサイドスイッチの他端及び前記第3モータ端子に電気的に接続された第3中央配線と、
前記基板の上面に前記電源配線と前記第2接地配線との間に位置し且つ前記第1中央配線と前記第3中央配線との間に位置するように設けられ、上面に前記第2ローサイドスイッチが配置され、前記第2ハイサイドスイッチの他端及び前記第2モータ端子に電気的に接続された第2中央配線と、をさらに備える
ことを特徴とする。
本発明の一態様に係る半導体モジュールは、基板と、基板上に第1辺に沿って設けられた電源配線と、電源配線に接続された電源端子と、基板上に、基板の第1辺に対向する第2辺に沿って設けられた、第1接地配線、第2接地配線、及び、第3接地配線と、第1接地配線に接続された第1接地端子、第2接地配線に接続された第2接地端子、及び第3接地配線に接続された第3接地端子と、3相モータのコイルにそれぞれ接続される第1ないし第3モータ端子と、電源配線と第1ないし第3接地配線との間でハイサイドスイッチとローサイドスイッチとがそれぞれ直列に接続されて構成されるとともに、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとの接続点がそれぞれ第1ないし第3モータ端子に接続され、互いに並列に接続される第1ないし第3のハーフブリッジと、第1ないし第3のハーフブリッジのハイサイドスイッチとローサイドスイッチの動作を制御する制御信号が入力される第1ないし第6の制御信号端子と、を備える。
そして、第1ないし第3制御信号端子は、それぞれの一端が基板の第1辺に近接するように、第1辺が延在する方向に沿って並んで配置され、第4ないし第6制御信号端子は、それぞれの一端が基板の第2辺に近接するように、第2辺が延在する方向に沿って並んで配置されている。
これにより、本発明の半導体モジュールによれば、スイッチを制御するめの信号配線をハイサイドとローサイドに分けて配置して、スイッチを制御するための制御信号の配線の長さを揃えて、信号の伝達時間を均等にして制御性を向上することができる。
図1は、実施例1に係る半導体モジュール100の構成の一例を示す図である。 図2は、図1に示す半導体モジュール100の回路構成の一例を示す回路図である。 図3は、従来の半導体モジュールの構成の一例を示す図である。 図4は、図3に示す従来の半導体モジュールの回路構成の一例を示す回路図である。
以下、本発明に係る実施形態について図面に基づいて説明する。
実施例1に係る半導体モジュール100は、例えば、直流を3相の交流に変換し、当該3相の交流を3相モータに供給して駆動するためのインバータ装置である。
この半導体モジュール100は、例えば、図1、図2に示すように、基板Bと、電源配線SXと、電源端子Vinと、第1接地配線GX1と、第2接地配線GX2と、第3接地配線GX3と、第1接地端子GND1と、第2接地端子GND2と、第3接地端子GND3と、第1モータ端子P1と、第2モータ端子P2と、第3モータ端子P3と、第1のハーフブリッジ(Q1、Q4)と、第2のハーフブリッジ(Q2、Q5)と、第3のハーフブリッジ(Q3、Q6)と、第1ないし第6制御信号端子Q1G〜Q6Gと、第1ないし第6制御用ボンディングワイヤBW1〜BW6と、サーミスタTMと、第1温度検出信号端子TM1と、第2温度検出信号端子TM2と、第1支持用ダミー配線Zaと、第2支持用ダミー配線Zbと、第3支持用ダミー配線Zcと、第4支持用ダミー配線Zdと、第1中央配線MX1と、第2中央配線MX2と、第3中央配線MX3と、封止部材Kと、を備える。
ここで、基板Bは、例えば、セラミック基板等の絶縁基板である。
この基板Bは、矩形の形状を有する。そして、基板Bの第1辺B1の長さとこの第1辺B1に対向する第2辺B2の長さは同じである。そして、基板Bの第3辺B3の長さとこの第3辺B3に対向する第4辺B4の長さは同じである。そして、基板Bの第1辺B1の長さは、第3辺B3の長さよりも、長くなっている。
なお、この基板Bの第1辺B1が延在する第1方向D1と、基板Bの第3辺B3が延在する第2方向D2とは、直交するようになっている。
また、電源配線SXは、基板B上に第1辺B1に沿って設けられている。
また、電源端子Vinは、電源配線SXに接続されている。この電源端子Vinは、直流の電源電圧が印加されるようになっている。
また、第1接地配線GX1、第2接地配線GX2、及び、第3接地配線GX3は、基板B上に、基板Bの第1辺B1に対向する第2辺B2に沿って設けられている。
そして、第1接地配線GX1は、第1ローサイドスイッチQ4の第2電極(ソース)にボンディングワイヤを介して接続されている。
そして、第2接地配線GX2は、第2ローサイドスイッチQ5の第2電極(ソース)にボンディングワイヤを介して接続されている。
そして、第3接地配線GX3は、第3ローサイドスイッチQ6の第2電極(ソース)にボンディングワイヤを介して接続されている。
また、第1接地端子GND1は、例えば、図1に示すように、第1接地配線GX1に接続されている。この第1接地端子GND1は、接地されるようになっている。
そして、この第1接地端子GND1の一端は、第1及び第2辺B1、B2に交わる基板Bの第3辺B3に近接する第1接地配線GX1の端部と接続されている。
また、第2接地端子GND2は、例えば、図1に示すように、第2接地配線GX2に接続されている。この第2接地端子GND2は、接地されるようになっている。
そして、この第2接地端子GND2の一端は、第2辺B2に近接する第2接地配線GX2の端部と接続されている。
また、第3接地端子GND3は、例えば、図1に示すように、第3接地配線GX3に接続されている。この第3接地端子GND3は、接地されるようになっている。
そして、この第3接地端子GND3の一端は、基板Bの第3辺B3に対向する第4辺B4に近接する第3接地配線GX3の端部と接続されている。
なお、これらの第1ないし第3接地配線GND1、GND2、GND3のそれぞれの面積は、電源配線Vinの面積よりも小さくなるように設定されている。
特に、第1接地端子GND1、第2接地端子GND2、及び第3接地端子GND3は、例えば、図1に示すように、基板Bの第2辺B2に沿って離間して並んで設けられ、それぞれの間が電気的に絶縁されている。
また、第1ないし第3モータ端子P1、P2、P3は、3相モータ(図示せず)のU相、V相、W相コイルにそれぞれ接続されるようになっている。
より具体的には、第1モータ端子P1は、当該3相モータの第1相(U相)のコイルに接続されるようになっている。そして、第2モータ端子P2は、当該3相モータの第2相(V相)のコイルに接続されるようになっている。そして、第3モータ端子P3は、当該3相モータの第3相(W相)のコイルに接続されるようになっている。
ここで、第1のハーフブリッジ(Q1、Q4)は、例えば、図1、図2に示すように、第1ハイサイドスイッチQ1と、第1ローサイドスイッチQ4と、を有する。
そして、第1ハイサイドスイッチQ1は、一端が電源端子SXの一端に電気的に接続され、他端が第1モータ端子P1の一端に電気的に接続されている。
そして、第1ローサイドスイッチQ4は、一端が第1モータ端子P1の一端に電気的に接続され、他端が第1接地配線GX1に電気的に接続されている。
そして、例えば、図1に示すように、第1のハーフブリッジ(Q1、Q4)の第1ハイサイドスイッチQ1は、電源配線SXの一端上に配置されている。そして、この第1ハイサイドスイッチQ1は、電源配線SXに第1電極(ドレイン)が電気的に接続されている。
そして、例えば、図1に示すように、この第1ハイサイドスイッチQ1の制御電極(ゲート)と第1制御信号端子Q1Gとが第1制御用ボンディングワイヤBW1により電気的に接続されている。
すなわち、第1制御用ボンディングワイヤBW1は、第1のハーフブリッジ(Q1、Q4)の第1ハイサイドスイッチQ1の制御電極(ゲート)と第1制御信号端子Q1Gとを接続するようになっている。
さらに、第4制御用ボンディングワイヤBW4は、第1のハーフブリッジ(Q1、Q4)の第1ローサイドスイッチQ4の制御電極(ゲート)と第4制御信号端子Q4Gとを接続するようになっている。
そして、例えば、図1に示すように、この第1のハーフブリッジ(Q1、Q4)の第1ローサイドスイッチQ4の制御電極(ゲート)と第4制御信号端子Q4Gとを電気的に接続する第4制御用ボンディングワイヤBW4は、第1接地配線GX1上を通過するように配線されている。
また、第2のハーフブリッジ(Q2、Q5)は、例えば、図1、図2に示すように、第2ハイサイドスイッチQ2と、第2ローサイドスイッチQ5と、を有する。
そして、第2ハイサイドスイッチQ2は、一端が電源端子SXの一端と他端との間に電気的に接続され、他端が第2モータ端子P2の一端に電気的に接続されている。
そして、第2ローサイドスイッチQ5は、一端が第2モータ端子P2の一端に電気的に接続され、他端が第2接地配線GX2に電気的に接続されている。
そして、例えば、図1に示すように、この第2のハーフブリッジ(Q2、Q5)の第2ハイサイドスイッチQ2は、第1ハイサイドスイッチQ1と第3ハイサイドスイッチQ3との間に位置するように、電源配線SX上に配置されている。そして、この第2ハイサイドスイッチQ2は、第1電極(ドレイン)が電源配線SXに電気的に接続されている。
そして、例えば、図1に示すように、この第2ハイサイドスイッチQ2の制御電極(ゲート)と第2制御信号端子Q2Gとが第2制御用ボンディングワイヤBW2により電気的に接続されている。
すなわち、第2制御用ボンディングワイヤBW2は、第2のハーフブリッジ(Q2、Q5)の第2ハイサイドスイッチQ2の制御電極(ゲート)と第2制御信号端子Q2Gとを接続するようになっている。
さらに、第5制御用ボンディングワイヤBW5は、第2のハーフブリッジ(Q2、Q5)の第2ローサイドスイッチQ5の制御電極(ゲート)と第5制御信号端子Q5Gとを接続するようになっている。
そして、例えば、図1に示すように、この第2のハーフブリッジ(Q2、Q5)の第2ローサイドスイッチQ5の制御電極(ゲート)と第5制御信号端子Q5Gとを接続する第5制御用ボンディングワイヤBW5は、第2接地配線GX2上を通過するように配線されている。
さらに、第3のハーフブリッジ(Q3、Q6)は、例えば、図1、図2に示すように、第3ハイサイドスイッチQ3と、第3ローサイドスイッチQ6と、を有する。
そして、第3ハイサイドスイッチQ3は、一端が電源端子SXの他端に電気的に接続され、他端が第3モータ端子P3の一端に電気的に接続されている。
そして、第3ローサイドスイッチQ6は、一端が第3モータ端子P3の他端に電気的に接続され、他端が第3接地配線GX3に電気的に接続されている。
そして、例えば、図1に示すように、この第3のハーフブリッジ(Q3、Q6)の第3ハイサイドスイッチQ3は、電源配線SXの他端上に配置されている。そして、この第3ハイサイドスイッチQ3は、第1電極(ドレイン)が電源配線SXに電気的に接続されている。
そして、例えば、図1に示すように、この第3ハイサイドスイッチQ3の制御電極(ゲート)と第3制御信号端子Q3Gとが第3制御用ボンディングワイヤBW3により電気的に接続されている。
すなわち、第3制御用ボンディングワイヤBW3は、第3のハーフブリッジ(Q3、Q6)の第3ローサイドスイッチQ3の制御電極(ゲート)と第3制御信号端子Q3Gとを接続するようになっている。
さらに、第6制御用ボンディングワイヤBW6は、第3のハーフブリッジ(Q3、Q6)の第3ローサイドスイッチQ6の制御電極(ゲート)と第6制御信号端子Q6Gとを接続するようになっている。
そして、例えば、図1に示すように、第3のハーフブリッジ(Q3、Q6)の第3ローサイドスイッチQ6の制御電極(ゲート)と第6制御信号端子Q6Gとを接続する第6制御用ボンディングワイヤBW6は、第3接地配線GX3上を通過するように配線されている。
このように、第1ないし第3のハーフブリッジ(Q1、Q4)、(Q2、Q5)、(Q3、Q6)は、電源配線Vinと第1ないし第3接地配線GX1、GX2、GX3との間でハイサイドスイッチQ1、Q2、Q3とローサイドスイッチQ4、Q5、Q6とがそれぞれ直列に接続されて構成されている。
そして、第1ないし第3のハーフブリッジ(Q1、Q4)、(Q2、Q5)、(Q3、Q6)は、ハイサイドスイッチQ1、Q2、Q3とローサイドスイッチQ4、Q5、Q6との接続点がそれぞれ第1ないし第3モータ端子P1、P2、P3に接続され、互いに並列に接続されている。
また、第1中央配線MX1は、例えば、図1に示すように、基板Bの上面に電源配線SXの一端と第1接地配線GX1との間に位置するように設けられている。
そして、この第1中央配線MX1は、上面に第1ローサイドスイッチQ4が配置されている。そして、この第1中央配線MX1は、当該第1ハイサイドスイッチQ1の他端(ソース)及び第1モータ端子P1に電気的に接続されている。
また、第3中央配線MX3は、例えば、図1に示すように、基板Bの上面に電源配線SXの他端と第3接地配線GX3との間に位置するように設けられている。
そして、この第3中央配線MX3は、上面に第3ローサイドスイッチQ6が配置されている。そして、この第3中央配線MX3は、第3ハイサイドスイッチQ3の他端(ソース)及び第3モータ端子P3に電気的に接続されている。
また、第2中央配線MX2は、例えば、図1に示すように、基板Bの上面に電源配線SXと第2接地配線GX2との間に位置し且つ第1中央配線MX1と第3中央配線MX3との間に位置するように設けられている。
そして、この第2中央配線MX2は、上面に第2ローサイドスイッチQ5が配置されている。そして、この第2中央配線MX2は、第2ハイサイドスイッチQ2の他端(ソース)及び第2モータ端子P2に電気的に接続されている。
また、第1ないし第6制御信号端子(Q1G〜Q6G)は、例えば、図1に示すように、第1ないし第3のハーフブリッジ(Q1、Q4)、(Q2、Q5)、(Q3、Q6)の第1ないし第3ハイサイドスイッチQ1〜Q3と第1ないし第3ローサイドスイッチQ4〜Q6の動作を制御する制御信号が入力されるようになっている。
なお、第1ないし第3制御信号端子Q1G、Q2G、Q3Gは、それぞれの一端が基板Bの第1辺B1に近接するように、第1辺B1が延在する方向に沿って並んで配置されている。
特に、第1制御信号端子Q1Gは、例えば、図1に示すように、電源端子Vinと第1モータ端子P1との間に配置されている。
さらに、第2制御信号端子Q2Gは、例えば、図1に示すように、第1モータ端子P1と第2モータ端子P2との間に配置されている。
さらに、第3制御信号端子Q3Gは、例えば、図1に示すように、第2モータ端子P2と第3モータ端子P3との間に配置されている。
また、第4ないし第6制御信号端子Q4、Q5、Q6は、それぞれの一端が基板Bの第2辺B2に近接するように、第2辺B2が延在する方向に沿って並んで配置されている。
これにより、スイッチを制御するめの信号配線をハイサイドとローサイドに分けて配置して(図1の各領域10)、スイッチを制御するための制御信号の配線の長さを揃えて、信号の伝達時間を均等にして制御性を向上することができる。
特に、第4制御信号端子Q4Gは、例えば、図1に示すように、第1接地端子GND1と第2接地端子GND2との間に配置されている。
そして、第5及び第6制御信号端子Q5G、Q6Gは、例えば、図1に示すように、第2接地端子GND2と第3接地端子GND3との間に配置されている。
また、サーミスタTMは、基板B上において、第1接地配線GX1と第2接地配線GX2との間、又は、第2接地配線GX2と第3接地配線GX3との間に位置するように、基板Bの第2辺B2に近接して配置されている。このサーミスタTMは、その周辺の温度を検出するための素子である。
特に、図1に示す例では、このサーミスタTMは、第2接地配線GX2と第3接地配線GX3との間に位置するように、基板Bの第2辺B2に近接して配置されている。
そして、第1温度検出信号端子TM1は、例えば、図1に示すように、サーミスタTMの一端に電気的に接続されている。
そして、第2温度検出信号端子TM2は、例えば、図1に示すように、サーミスタTMの他端に電気的に接続されている。
これらの第1及び第2の温度検出信号端子TM1、TM2は、例えば、図1に示すように、第5制御信号端子Q5Gと第6制御信号端子Q6Gとの間に配置されている。
なお、図1の例では、サーミスタTHを隣接する第2接地配線GX2と第3接地配線GX3との間に配置しているが、必要に応じて、温度が変化し易い、ハイサイドの電源配線Vinの近傍に配置するようにしてもよい。
また、第1支持用ダミー配線Zaは、例えば、図1に示すように、基板Bの第1辺B1と第3辺B3とが交差する板Bの第1角部上に設けられている。
そして、既述の電源端子Vinは、例えば、図1に示すように、当該第1支持用ダミー配線Za上を迂回するように、配置されている。
また、第2支持用ダミー配線Zbは、例えば、図1に示すように、基板Bの第1辺B1と第4辺B4とが交差する基板Bの第2角部上に設けられている。
そして、既述の第3モータ端子P3は、例えば、図1に示すように、当該第2支持用ダミー配線Zb上を迂回するように、配置されている。
また、第3支持用ダミー配線Zcは、例えば、図1に示すように、基板Bの第2辺B2と第3辺B3とが交差する基板Bの第3角部上に設けられている。
そして、既述の第1接地端子GND1は、例えば、図1に示すように、当該第3支持用ダミー配線Zc上を迂回するように、配置されている。
また、第4支持用ダミー配線Zdは、基板Bの第2辺B2と第4辺B4とが交差する基板Bの第4角部上に設けられている。
そして、既述の第3接地端子GND3は、例えば、図1に示すように、当該第4支持用ダミー配線Zd上を迂回するように、配置されている。
ここで、これらの第1ないし第4支持用ダミー配線Za〜Zdは、ワイヤボンディング時に基板Bを支持部材(図示せず)で抑えるために、ワイヤボンディング時に第1ないし第4支持用ダミー配線Za〜Zdの上面が当該支持部材により抑えられるようになっている。
これらの第1ないし第4支持用ダミー配線Za〜Zdは、例えば、既述の電源配線SX等と同じ材質で構成されている。
なお、実装基板(図示せず)に接続される、第1ないし第3制御信号端子Q1G〜Q3Gの他端は、当該実装基板に接続される、電源端子Vinの他端、及び、第1ないし第3モータ端子P1〜P3の他端よりも、基板Bの第1辺B1に近い位置に配置されている。
さらに、当該実装基板に接続される、第4ないし第6制御信号端子Q4G〜Q6Gの他端は、当該実装基板に接続される、第1ないし第3接地端子PGND1〜GND3の他端よりも、基板Bの第2辺B2に近い位置に配置されている。
これにより、電子モジュール100を当該実装基板に実装されているCPUに近接して配置した場合に、CPUに近接して第1ないし第3制御信号端子Q1G〜Q3Gの他端及び第4ないし第6制御信号端子Q4G〜Q6Gの他端を当該実装基板に接続することができる。すなわち、CPUから第1ないし第3制御信号端子Q1G〜Q3Gの他端及び第4ないし第6制御信号端子Q4G〜Q6Gの他端までの配線長を短くすることが可能となる。
そして、大電流が流れる、電源端子Vinの他端、及び、第1ないし第3モータ端子P1〜P3の他端、第1ないし第3接地端子PGND1〜GND3の他端を、当該CPUから離して配置することができる。
また、封止部材Kは、例えば、エポキシ樹脂等の封止樹脂である。なお、図1において、封止部材Kは透視されるように表記されている。
この封止部材Kは、例えば、図1に示すように、少なくとも基板B上で、電源配線SX、電源端子Vinと、第1接地配線GX1、第2接地配線GX2、第3接地配線GX3、第1ないし第3出力配線LMU、LMV、LMW、第1ないし第3中央配線LYU、LYV、LYW、第1電流検出配線LC1、第2電流検出配線LC2、接続配線LR1、第1サーミスタ用配線LT1、第2サーミスタ用配線LT2、第1コンデンサC1、第2コンデンサC2と、抵抗R1、第1のハーフブリッジ(Q1、Q4)と、第2のハーフブリッジ(Q2、Q5)と、第3のハーフブリッジ(Q3、Q6)と、サーミスタTMと、第1支持用ダミー配線Zaと、第2支持用ダミー配線Zbと、第3支持用ダミー配線Zcと、第4支持用ダミー配線Zdと、第1中央配線MX1と、第2中央配線MX2と、第3中央配線MX3、第1ないし第6制御用ボンディングワイヤBW1〜BW6、及び、その他のボンディングワイヤ等を、封止するようになっている。
さらに、この封止部材Kは、例えば、図1に示すように、電源端子Vin、第1モータ端子P1、第2モータ端子P2、第3モータ端子P3、第1制御信号端子Q1G、第2制御信号端子Q2G、及び、第3制御信号端子Q3Gのそれぞれの一端を、基板Bの第1辺B1に沿って封止するようになっている。
さらに、この封止部材Kは、例えば、図1に示すように、第1接地端子GND1、第2接地端子GND2、第3接地端子GND3、第1温度検出信号端子TM1、第2温度検出信号端子TM2、第4制御信号端子Q4G、第5制御信号端子Q5G、及び、第6制御信号端子Q6Gのそれぞれの一端を、基板Bの第2辺B2に沿って封止するようになっている。
ここで、既述のように、半導体モジュール100においては、図1に示すように、第1接地配線GX1、第2接地配線GX2、及び、第3接地配線GX3は、基板の第1辺B1に対向する第2辺B2に沿って設けられている。そして、第1接地端子GND1は第1接地配線GX1に接続され、第2接地端子GND2は第2接地配線GX2に接続され、第3接地端子GND3は第3接地配線GX3に接続されている。そして、第1接地端子GND1、第2接地端子GND2、及び第3接地端子GND3は、第2辺B2に沿って離間して並んで設けられ、それぞれの間が電気的に絶縁されている。
特に、第1ないし第3接地配線GX1、GX2、GX3をリート端子である第1ないし第3接地端子GND1、GND2、GND3が跨いでいないため、配線間のインダクタンス等の影響が低減され、よりノイズを低減することができる。
したがって、実施例1に係る半導体モジュール100によれば、各接地配線のインダクタンスを小さくして、当該半導体モジュールを構成するハーフブリッジのスイッチによるスイッチングノイズを低減することができる。 特に、第1ないし第3接地配線GX1、GX2、GX3をリート端子である第1ないし第3接地端子GND1、GND2、GND3が跨いでいないため、配線間のインダクタンス等の影響が低減され、よりノイズを低減することができる。
さらに、既述のように、第1ないし第3制御信号端子Q1G、Q2G、Q3Gは、それぞれの一端が基板Bの第1辺B1に近接するように、第1辺B1が延在する方向に沿って並んで配置され、第4ないし第6制御信号端子Q4、Q5、Q6は、それぞれの一端が基板Bの第2辺B2に近接するように、第2辺B2が延在する方向に沿って並んで配置されている。
したがって、実施例1に係る半導体モジュール100によれば、スイッチを制御するめの信号配線をハイサイドとローサイドに分けて配置して、スイッチを制御するための制御信号の配線の長さを揃えて、信号の伝達時間を均等にして制御性を向上することができる。
既述の実施例1では、第1ないし第3ハイサイドスイッチQ1、Q2、Q3、及び、第1ないし第3ローサイドスイッチQ4、Q5、Q6が、nMOSFETである例(図2)について説明したが、他の半導体素子を適用するようにしてもよい。
すなわち、これらの第1ないし第3ハイサイドスイッチQ1、Q2、Q3、及び、第1ないし第3ローサイドスイッチQ4、Q5、Q6は、同様の機能を実施できるように、例えば、pMOSFETや他の半導体素子で代替するようにしてもよい。
なお、この実施例2におけるその他の半導体モジュールの構成は、実施例1と同様である。
以上のように、本発明の一態様に係る半導体モジュール100は、基板Bと、基板上に第1辺B1に沿って設けられた電源配線SXと、電源配線に接続された電源端子Vinと、基板上に、基板の第1辺B1に対向する第2辺B2に沿って設けられた、第1接地配線GX1、第2接地配線GX2、及び、第3接地配線GX3と、第1接地配線GX1に接続された第1接地端子GND1、第2接地配線GX2に接続された第2接地端子GND2、及び第3接地配線GX3に接続された第3接地端子GND3と、3相モータのコイルにそれぞれ接続される第1ないし第3モータ端子(P1、P2、P3)と、電源配線と第1ないし第3接地配線との間でハイサイドスイッチとローサイドスイッチとがそれぞれ直列に接続されて構成されるとともに、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとの接続点がそれぞれ第1ないし第3モータ端子に接続され、互いに並列に接続される第1ないし第3のハーフブリッジ(Q1、Q4)、(Q2、Q5)、(Q3、Q6)と、第1ないし第3のハーフブリッジのハイサイドスイッチとローサイドスイッチの動作を制御する制御信号が入力される第1ないし第6の制御信号端子(Q1G、Q2G、Q3G、Q4G、Q5G、Q6G)と、を備える。
そして、第1ないし第3制御信号端子Q1G、Q2G、Q3Gは、それぞれの一端が基板Bの第1辺B1に近接するように、第1辺B1が延在する方向に沿って並んで配置され、第4ないし第6制御信号端子Q4、Q5、Q6は、それぞれの一端が基板Bの第2辺B2に近接するように、第2辺B2が延在する方向に沿って並んで配置されている。
これにより、本発明の半導体モジュールによれば、スイッチを制御するめの信号配線をハイサイドとローサイドに分けて配置して、スイッチを制御するための制御信号の配線の長さを揃えて、信号の伝達時間を均等にして制御性を向上することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
100 半導体モジュール
B 基板
SX 電源配線
Vin 電源端子
GX1 第1接地配線
GX2 第2接地配線
GX3 第3接地配線
GND1 第1接地端子
GND2 第2接地端子
GND3 第3接地端子
P1 第1モータ端子
P2 第2モータ端子
P3 第3モータ端子
Q1G 第1制御信号端子
Q2G 第2制御信号端子
Q3G 第3制御信号端子
Q4G 第4制御信号端子
Q5G 第5制御信号端子
Q6G 第6制御信号端子
BW1 第1制御用ボンディングワイヤ
BW2 第2制御用ボンディングワイヤ
BW3 第3制御用ボンディングワイヤ
BW4 第4制御用ボンディングワイヤ
BW5 第5制御用ボンディングワイヤ
BW6 第6制御用ボンディングワイヤ
TM サーミスタ
TM1 第1温度検出信号端子
TM2 第2温度検出信号端子
Za 第1支持用ダミー配線
Zb 第2支持用ダミー配線
Zc 第3支持用ダミー配線
Zd 第4支持用ダミー配線
MX1 第1中央配線
MX2 第2中央配線
MX3 第3中央配線
K 封止部材
Q1 第1ハイサイドスイッチ
Q2 第2ハイサイドスイッチ
Q3 第3ハイサイドスイッチ
Q4 第1ローサイドスイッチ
Q5 第2ローサイドスイッチ
Q6 第3ローサイドスイッチ

Claims (15)

  1. 直流を3相の交流に変換し、当該3相の交流を3相モータに供給して駆動するための半導体モジュールであって、
    基板と、
    前記基板上に第1辺に沿って設けられた電源配線と、
    前記電源配線に接続された電源端子と、
    前記基板上に、前記基板の前記第1辺に対向する第2辺に沿って設けられた、第1接地配線、第2接地配線、及び、第3接地配線と、
    前記第1接地配線に接続された第1接地端子、前記第2接地配線に接続された第2接地端子、及び前記第3接地配線に接続された第3接地端子と、
    前記3相モータのコイルにそれぞれ接続される第1ないし第3モータ端子と、
    前記電源配線と前記第1ないし第3接地配線との間でハイサイドスイッチとローサイドスイッチとがそれぞれ直列に接続されて構成されるとともに、前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチとの接続点がそれぞれ第1ないし第3モータ端子に接続され、互いに並列に接続される第1ないし第3のハーフブリッジと、
    前記第1ないし第3のハーフブリッジの前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチの動作を制御する制御信号が入力される第1ないし第6の制御信号端子と、を備え、
    前記第1ないし第3制御信号端子は、それぞれの一端が前記基板の前記第1辺に近接するように、前記第1辺が延在する方向に沿って並んで配置され、
    前記第4ないし第6制御信号端子は、それぞれの一端が前記基板の前記第2辺に近接するように、前記第2辺が延在する方向に沿って並んで配置されている
    ことを特徴とする半導体モジュール。
  2. 前記第1のハーフブリッジの第1ハイサイドスイッチの制御電極と前記第1制御信号端子とを接続する第1制御用ボンディングワイヤと、
    前記第2のハーフブリッジの第2ハイサイドスイッチの制御電極と前記第2制御信号端子とを接続する第2制御用ボンディングワイヤと、
    前記第3のハーフブリッジの第3ローサイドスイッチの制御電極と前記第3制御信号端子とを接続する第3制御用ボンディングワイヤと、
    前記第1のハーフブリッジの第1ローサイドスイッチの制御電極と前記第4制御信号端子とを接続する第4制御用ボンディングワイヤと、
    前記第2のハーフブリッジの第2ローサイドスイッチの制御電極と前記第5制御信号端子とを接続する第5制御用ボンディングワイヤと、
    前記第3のハーフブリッジの第3ローサイドスイッチの制御電極と前記第6制御信号端子とを接続する第6制御用ボンディングワイヤと、をさらに備える
    ことを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。
  3. 前記第4制御用ボンディングワイヤは、前記第1接地配線上を通過するように配線され、
    前記第5制御用ボンディングワイヤは、前記第2接地配線上を通過するように配線され、
    前記第6制御用ボンディングワイヤは、前記第3接地配線上を通過するように配線されている
    ことを特徴とする請求項2に記載の半導体モジュール。
  4. 前記第1制御信号端子は、前記電源端子と前記第1モータ端子との間に接続され、
    前記第2制御信号端子は、前記第1モータ端子と前記第2モータ端子との間に接続され、
    前記第3制御信号端子は、前記第2モータ端子と前記第3モータ端子との間に接続されている
    ことを特徴とする請求項2に記載の半導体モジュール。
  5. 前記第1接地配線は、前記第1ローサイドスイッチの第2電極にボンディングワイヤを介して接続され、
    前記第2接地配線は、前記第2ローサイドスイッチの第2電極にボンディングワイヤを介して接続され、
    前記第3接地配線は、前記第3ローサイドスイッチの第2電極にボンディングワイヤを介して接続されている
    ことを特徴とする請求項4に記載の半導体モジュール。
  6. 前記第1辺と前記第3辺とが交差する前記基板の第1角部上に設けられた第1支持用ダミー配線と、
    前記第1辺と前記第4辺とが交差する前記基板の第2角部上に設けられた第2支持用ダミー配線と、
    前記第2辺と前記第3辺とが交差する前記基板の第3角部上に設けられた第3支持用ダミー配線と、
    前記第2辺と前記第4辺とが交差する前記基板の第4角部上に設けられた第4支持用ダミー配線と、
    をさらに備え、
    前記第1ないし第4支持用ダミー配線は、ワイヤボンディング時に前記基板を支持部材で抑えるために、前記ワイヤボンディング時に前記第1ないし第4支持用ダミー配線の上面が前記支持部材により抑えられるようになっている
    ことを特徴とする請求項4に記載の半導体モジュール。
  7. 前記基板上において、前記第1接地配線と前記第2接地配線との間、又は、前記第2接地配線と前記第3接地配線との間に位置するように、前記基板の第2辺に近接して配置され、温度を検出するためのサーミスタをさらに備える
    ことを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。
  8. 前記第1ないし第3接地配線のそれぞれの面積は、前記電源配線の面積よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。
  9. 前記電源端子は、前記第1支持用ダミー配線上を迂回するように、配置され、
    前記第3モータ端子は、前記第2支持用ダミー配線上を迂回するように、配置され、
    前記第1接地端子は、前記第3支持用ダミー配線上を迂回するように、配置され、
    前記第3接地端子は、前記第4支持用ダミー配線上を迂回するように、配置されている
    ことを特徴とする請求項8に記載の半導体モジュール。
  10. 前記第1ないし第3制御信号端子は、それぞれの一端が前記基板の前記第1辺に近接するように、前記第1辺が延在する方向に沿って並んで配置され、
    前記第4ないし第6制御信号端子は、それぞれの一端が前記基板の前記第2辺に近接するように、前記第2辺が延在する方向に沿って並んで配置されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。
  11. 前記第1制御信号端子は、前記電源端子と前記第1モータ端子との間に配置され、
    前記第2制御信号端子は、前記第1モータ端子と前記第2モータ端子との間に配置され、
    前記第3制御信号端子は、前記第2モータ端子と前記第3モータ端子との間に配置されている
    ことを特徴とする請求項10に記載の半導体モジュール。
  12. 前記第4制御信号端子は、前記第1接地端子と前記第2接地端子との間に配置され、
    前記第5及び第6制御信号端子は、前記第2接地端子と前記第3接地端子との間に配置されている
    ことを特徴とする請求項11に記載の半導体モジュール。
  13. 実装基板に接続される、前記第1ないし第3制御信号端子の他端は、前記実装基板に接続される、前記電源端子の他端、及び、前記第1ないし第3モータ端子の他端よりも、前記基板の前記第1辺に近い位置に配置されており、
    前記実装基板に接続される、前記第4ないし第6制御信号端子の他端は、前記実装基板に接続される、前記第1ないし第3接地端子の他端よりも、前記基板の前記第2辺に近い位置に配置されている
    ことを特徴とする請求項12に記載の半導体モジュール。
  14. 前記第1のハーフブリッジの第1ハイサイドスイッチは、前記電源配線の一端上に配置され且つ前記電源配線SXに第1電極が電気的に接続され、
    前記第3のハーフブリッジの第3ハイサイドスイッチは、前記電源配線の他端上に配置され且つ第1電極が前記電源配線に電気的に接続され、
    前記第2のハーフブリッジの第2ハイサイドスイッチは、前記第1ハイサイドスイッチと前記第3ハイサイドスイッチとの間に位置するように、前記電源配線上に配置され且つ第1電極が前記電源配線に電気的に接続されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。
  15. 前記基板の上面に前記電源配線SXの前記一端と前記第1接地配線との間に位置するように設けられ、上面に前記第1ローサイドスイッチが配置され、前記第1ハイサイドスイッチの他端及び前記第1モータ端子に電気的に接続された第1中央配線と、
    前記基板の上面に前記電源配線の前記他端と前記第3接地配線との間に位置するように設けられ、上面に前記第3ローサイドスイッチが配置され、前記第3ハイサイドスイッチの他端及び前記第3モータ端子に電気的に接続された第3中央配線と、
    前記基板の上面に前記電源配線と前記第2接地配線との間に位置し且つ前記第1中央配線と前記第3中央配線との間に位置するように設けられ、上面に前記第2ローサイドスイッチが配置され、前記第2ハイサイドスイッチの他端及び前記第2モータ端子に電気的に接続された第2中央配線と、をさらに備える
    ことを特徴とする請求項14に記載の半導体モジュール。
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