TW201816982A - 電子裝置 - Google Patents

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TW201816982A
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power
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西園晉二
清水忠
本橋紀和
西山知宏
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日商瑞薩電子股份有限公司
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Abstract

本發明之目的為在抑制電子裝置的性能降低之情況下,達成電子裝置的小型化。 本發明之電子裝置EA,係在具有尺寸相異的複數之貫通孔之貫通基板WB的背面之第1區域,配置包含功率電晶體的功率模組PM2A,而在貫通基板WB的正面之第2區域,配置包含控制電路的預驅動器PD2。此時,在俯視下,第1區域與第2區域具有重疊的區域。而且,功率模組PM2A與預驅動器PD2經由貫通孔TV1而電性連接。進一步,複數之貫通孔係具有:第1尺寸的貫通孔TV1;比第1尺寸大並且可插入纜線CAL(V)的貫通孔TV2;及在內部埋入導電性構件CM的貫通孔TV3。

Description

電子裝置
本發明係關於電子裝置,例如關於將以下裝置載置於1個配線基板的電子裝置時所應用的有效技術:第1半導體裝置,其包含使負載電流流動到負載的功率電路;及第2半導體裝置,其包含控制該功率電路的控制電路。
在日本特開2015-126095號公報(專利文獻1),記載在1個基板載置功率系電子零件與控制系電子零件的電子控制裝置。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2015-126095號公報
[發明所欲解決的課題] 例如,具有一種電子裝置,該電子裝置在1個基板上載置以下裝置:第1半導體裝置,其包含使負載電流流動到負載的功率電路;及第2半導體裝置,其包含控制此功率電路之切換的控制電路。在如此構成的電子裝置,為了降低成本,而使外形尺寸小型化。然而,使功率電路作動的話,會產生大量的熱,而使電子裝置小型化時,在功率電路產生的熱易於傳達到控制電路,如此一來,控制電路會有錯誤作動之虞。另外,在功率電路產生的電雜訊也有帶給控制電路不良影響之虞。因此,在實現電子裝置的小型化上,必須設法抑制從功率電路產生的熱或電雜訊所帶來的不良影響。也就是說,期望一邊避免電子裝置的性能降低,一邊謀求使電子裝置小型化的設計。
其他課題與新穎特徵將透過本說明書的描述及附加圖示來闡明。 [用於解決課題的手段]
一實施形態的電子裝置係在具有尺寸相異的複數之貫通孔的貫通基板之背面的第1區域,配置包含功率電晶體的第1半導體裝置,而在貫通基板的正面之第2區域,配置包含控制電路的第2半導體裝置。此時,在俯視下,第1區域與第2區域具有重疊的區域。而且,第1半導體裝置與第2半導體裝置經由貫通孔而電性連接。進一步,複數之貫通孔係具有:第1尺寸的第1貫通孔;比第1尺寸大並且可插入纜線的第2貫通孔;及在內部埋入導電性構材的第3貫通孔。 [發明效果]
若依照一實施形態,則可一邊避免電子裝置的性能降低,一邊謀求使電子裝置小型化。
在以下的實施形態中,為了方便,必要時會分割成複數之部分或實施形態來説明,除了特別說明的情況,否則彼此間並非毫無關聯,任何一方皆為另一方的一部分或全部的變形例、詳細說明、補足説明等。
另外,在以下的實施形態,提到要素的數等(包含個數、數値、量、範圍等)時,除非特別說明及在原理上明顯為限定於特定的數時等,並不限於該特定的數,而是可為特定的數以上或以下。
進一步,在以下的實施形態,該構成要素(包含要素步驟等)誠然除了特別說明及視為原理上明顯為必須時等,未必為必須。
同樣地,在以下的實施形態,提及構成要素等的形狀、位置關係等時,除了特別說明及視為原理上不明顯時等,否則包含實質上與該形狀等近似或類似者等。這一點對於上述數値及範圍亦適用。
另外,在用於說明實施形態的全圖,對同一構材原則上附加同一符號,而省略重複的説明。而且,為了使圖示易於理解,即使為平面圖,有時也會附加細線。
<用語的說明> 在本說明書,「電子零件」係指利用電子的零件,特別是利用半導體內的電子之零件為「半導體零件」。作為該「半導體零件」之例,可舉出半導體晶片。因此,包含「半導體晶片」的語句為「半導體零件」,「半導體零件」的上位概念為「電子零件」。
在本說明書,「半導體裝置」係指具備半導體零件及與該半導體零件電性連接的外部連接端子之構造體,例如,意指半導體零件由密封體包覆的構造體。特別是,「半導體裝置」構成為藉由外部連接端子而與外部裝置電性連接。
進一步,在本說明書,「功率電晶體」係指藉由將複數之單位電晶體(細胞電晶體)並列連接(例如,將由數千個到數十萬個的單位電晶體並列連接),即使在比單位電晶體的容許電流更大的電流,也可執行單位電晶體的功能之單位電晶體的集合體。例如,單位電晶體發揮切換元件的功能時,「功率電晶體」為可應用於比單位電晶體的容許電流更大的電流之切換元件。特別是,在本說明書,「功率電晶體」的用語係例如作為表示包含「功率MOSFET」與「IGBT」的兩方之上位概念的語句而使用。
<電動衝擊驅動器的構成> 本實施形態的電子裝置為例如包含控制馬達等負載的反向器之構成要素的電子裝置。因此,本實施形態的電子裝置可廣泛應用於具備馬達等負載的製品。例如,作為可應用本實施形態的電子裝置之製品,可舉出機器人或無人機(無人飛行機)或電動工具等。特別是,在本實施形態,作為具體一例,可舉出將本實施形態的電子裝置應用於電動工具時為例加以説明。
第1圖為表示應用本實施形態的電子裝置之電動衝擊驅動器100的示意構成之圖。在第1圖,電動衝擊驅動器100在框體內部具有:槌HM;在該槌HM之背面側配置的感測器基板SB;及在該感測器基板SB的背面側配置的馬達MOT。進一步,電動衝擊驅動器100具有:與感測器基板SB電性連接的電子裝置EA;及與該電子裝置EA電性連接的電池組連結部CU。而且,本實施形態的電動衝擊驅動器100構成為可與供應使電動衝擊驅動器100作動之用的電力之電池組連接。具體而言,構成為對第1圖所示的電池組連結部CU在外部附加電池組。藉此,可從電池組供給電力到電動衝擊驅動器100。特別是,藉由本實施形態的電子裝置EA,而控制馬達MOT的驅動。
在如此構成的電動衝擊驅動器100,馬達MOT與槌HM經由齒輪而連接。因此,可藉由使馬達MOT驅動,而經由齒輪使槌HM旋轉。藉由該槌HM的旋轉,可使安裝在電動衝擊驅動器100的鑽頭旋轉,同時對鑽頭的旋轉方向給予衝擊力(impact force)。結果,若利用電動衝擊驅動器100,則相較於僅使鑽頭旋轉的電動鑽孔驅動器,可對鑽頭的旋轉方向施加衝擊力,而可藉由鑽頭將螺絲強力鎖緊。
第2圖為示意表示電子裝置EA與馬達MOT之電性連接構成的圖。如第2圖所示,在本實施形態,鄰接馬達MOT而設置感測器基板SB。該感測器基板SB與電子裝置EA電性連接,電子裝置EA構成經由感測器基板SB而控制馬達MOT。
在此,於本實施形態,使馬達MOT由3相馬達構成。因此,電子裝置EA與感測器基板SB對應於3相馬達的3相(U相、V相、W相)之各者,並且藉由纜線CAL(U)、纜線CAL(V)、纜線CAL(W)而電性連接。而且,如第2圖所示,電子裝置EA藉由電源纜線BCAL而與電池組連結部CU電性連接。該電池組連結部CU與電池組BAT電性連接。因此,構成為從電池組BAT經由電池組連結部CU與電源纜線BCAL,對電子裝置EA供給電力。
<反向器的電路方塊構成> 接著,說明控制馬達MOT的反向器之電路區塊構成。第3圖為本實施形態的反向器之電路區塊構成的示意圖。如第3圖所示,控制馬達MOT的反向器由在感測器基板SB設置的構成要素與在電子裝置EA設置的構成要素所構成。
首先,說明在電子裝置EA設置的構成要素。電子裝置EA例如具有:電源線PL,其從第2圖所示的電池組(電池)BAT被供給18V的電源電位;接地線GL2,其從電池組BAT被供給0V的基準電位(GND電位);接地線GL,其經由用於檢測過電流而使用的分流器電阻元件SR,而與該接地線GL2電性連接。
而且,電子裝置EA具有向作為負載的馬達MOT供給負載電流的功能。該電子裝置EA具備:負載電流流經的功率電路;及控制該功率電路的控制電路。
具體而言,在第3圖,功率電路具有:對應於U相的調節器LG1;對應於V相的調節器LG2;及對應於W相的調節器LG3。特別是,對應於U相的調節器LG1由構成上支路的高側用功率電晶體HQ1及構成下支路的低側用功率電晶體LQ1所構成。同樣地,對應於V相的調節器LG2由構成上支路的高側用功率電晶體HQ2及構成下支路的低側用功率電晶體LQ2所構成。進一步,對應於W相的調節器LG3由構成上支路的高側用功率電晶體HQ3及構成下支路的低側用功率電晶體LQ3所構成。
在此,在對應於U相的調節器LG1,高側用功率電晶體HQ1的汲極端子(作為固定電位的電源電位被供給的端子)與電源線PL電性連接。進一步,高側用功率電晶體HQ1的源極端子(可與負載電性連接的端子)與低側用功率電晶體LQ1的汲極端子(可與負載電性連接的端子)電性連接。而且,該連接節點與馬達MOT的U相電性連接。另外,低側用功率電晶體LQ1的源極端子(作為固定電位的基準電位(GND電位)被供給的端子)與接地線GL電性連接。
同樣地,在對應於V相的調節器LG2,高側用功率電晶體HQ2的汲極端子(作為固定電位的電源電位被供給的端子)與電源線PL電性連接。進一步,高側用功率電晶體HQ2的源極端子(可與負載電性連接的端子)與低側用功率電晶體LQ2的汲極端子(可與負載電性連接的端子)電性連接。而且,該連接節點與馬達MOT的V相電性連接。另外,低側用功率電晶體LQ2的源極端子(作為固定電位的基準電位(GND電位)被供給的端子)與接地線GL電性連接。
另外,在對應於W相的調節器LG3,高側用功率電晶體HQ3的汲極端子(作為固定電位的電源電位被供給的端子)與電源線PL電性連接。進一步,高側用功率電晶體HQ3的源極端子(可與負載電性連接的端子)與低側用功率電晶體LQ3的汲極端子(可與負載電性連接的端子)電性連接。而且,該連接節點與馬達MOT的W相電性連接。另外,低側用功率電晶體LQ3的源極端子(作為固定電位的基準電位(GND電位)被供給的端子)與接地線GL電性連接。
進一步,在第3圖,負載電流從電源線PL經由高側用功率電晶體HQ1~HQ3流動到作為負載的馬達MOT之後,從馬達MOT經由低側用功率電晶體LQ1~LQ3流動到接地線GL。之後,負載電流經由分流器電阻元件SR流動到接地線GL2。因此,在負載電流所流經的功率電路,除了包含高側用功率電晶體HQ1~HQ3及低側用功率電晶體LQ1~LQ3,還具有分流器電阻元件SR。
然後,在第3圖,控制電路具有微處理器MCU及預驅動器PD1~PD3。而且,微處理器MCU構成為與預驅動器PD1~PD3的各者電性連接,並且控制預驅動器PD1~PD3的各者。基於由該微處理器MCU進行的控制,預驅動器PD1~PD3的各者會進行功率電路的切換作動。
具體而言,預驅動器PD1具有控制高側用功率電晶體HQ1及低側用功率電晶體LQ1的各者之切換的功能。同樣地,預驅動器PD2具有控制高側用功率電晶體HQ2及低側用功率電晶體LQ2的各者之切換的功能。進一步,預驅動器PD3具有控制高側用功率電晶體HQ3及低側用功率電晶體LQ3的各者之切換的功能。
此時,高側用功率電晶體HQ1~HQ3及低側用功率電晶體LQ1~LQ3的各者可由「功率MOSFET」或「IGBT」構成。此時,高側用功率電晶體HQ1~HQ3及低側用功率電晶體LQ1~LQ3的各者會具有閘極電極。因此,預驅動器PD1~PD3的各者藉由使施加到閘極電極的閘極電壓變化,而控制高側用功率電晶體HQ1~HQ3及低側用功率電晶體LQ1~LQ3的各者之切換作動(開關/關閉作動)。
另外,微處理器MCU構成為監視分流器電阻元件SR的兩端間之電壓。例如,微處理器MCU藉由監視分流器電阻元件SR的兩端間之電壓下降,而檢測由於功率電路的短路等,產生由接地線GL朝向接地線GL2流動的過電流。也就是說,微處理器MCU構成為當分流器電阻元件SR的兩端間之電壓下降超過預先設定的閾値時,視為過電流產生,而保護功率電路。
而且,構成控制電路之預驅動器PD1~PD3的各者係與調整器REG1電性連接。該調整器REG1構成為生成從電源線PL供給的18V到15V之電壓。而且,由調整器REG1生成的15V之電壓被供給到預驅動器PD1~PD3的各者。另外,構成控制電路的微處理器MCU係與調整器REG2電性連接。該調節器REG2構成為生成從電源線PL供給的18V到5V之電壓。而且,由調節器REG2生成的5V之電壓被供給到微處理器MCU。
接著,說明在感測器基板SB設置的構成要素。在感測器基板SB,例如,如第3圖所示,設置霍爾感測器HS與熱敏電阻TH。霍爾感測器HS具有檢測作為馬達MOT之構成要素的轉子之角度的功能。另外,熱敏電阻TH具有檢測馬達MOT附近的溫度之功能。而且,霍爾感測器HS與熱敏電阻TH的各者係與在電子裝置EA設置的微處理器MCU電性連接。微處理器MCU基於來自霍爾感測器HS之輸出訊號及來自熱敏電阻TH的輸出訊號,而控制預驅動器PD1~PD3。結果,藉由預驅動器PD1~PD3,可實現基於霍爾感測器HS及熱敏電阻TH的輸出訊號而進行的功率電路之切換控制。藉此,可反映霍爾感測器HS及熱敏電阻TH之輸出訊號而驅動馬達MOT。
在本實施形態的反向器,由於假定所使用的電源電壓(從電池供給的電壓)比較低,因此,構成功率電路的高側用功率電晶體HQ1~HQ3及低側用功率電晶體LQ1~LQ3的各者,可由「功率MOSFET」構成。也就是說,作為反向器的切換元件,使用「功率MOSFET」時,不需要與功率MOSFET呈逆並列連接的飛輪二極體。原因在於,於功率MOSFET的裝置構造,在磊晶層(飄移層,n型半導體區域)及本體區域(p型半導體區域)之間,形成有由pn接合二極體所構成的雙二極體,使該本體二極體具有作為飛輪二極體的功能。
然而,本實施形態的技術思想並不限於構成功率電路的功率電晶體由「功率MOSFET」構成的情況,例如,可由「IGBT」構成。此時,必須設置與「IGBT」呈逆並列的飛輪二極體。例如,如馬達MOT所示,在利用反向器所驅動的負載包含電感的情況,具有負載電流(回流電流)與已開啟的切換元件呈逆方向流動的模式。也就是說,在負載包含電感的情況,有時能量會從負載的電感返回反向器(功率電路)(有時電流會逆流)。然而,在「IGBT」單體,由於不具有可使該回流電流流動的功能,因此,必須與「IGBT」逆並列地連接飛輪二極體。也就是說,在反向器,如同馬達MOT,在負載包含電感的情況,當關閉「IGBT」時,必須將儲存在電感的能量釋放。然而,在「IGBT」單體,無法使釋放儲存在電感的能量之用的回流電流流動。因此,為了使儲存在該電感的電能量回流,必須與「IGBT」逆並列地連接飛輪二極體。也就是說,飛輪二極體具有為了釋放儲存在電感的電能量而使回流電流流動的功能。因此,作為功率電路的切換元件而使用「IGBT」時,必須與「IGBT」逆並列地設置飛輪二極體。
<電子裝置的安裝構成> 接著,說明作為反向器的構成要素之電子裝置EA的安裝構成。第4圖為表示本實施形態的電子裝置EA之示意安裝構成的圖。在第4圖,本實施形態的電子裝置EA具有在殼體CS內配置的貫通基板WB。而且,在該貫通基板WB的正面(頂面),例如,載置構成反向器的控制電路之預驅動器PD1~PD3及微處理器MCU,進一步,也載置電容器(電解電容器)CON。另外,在貫通基板WB的背面(底面),例如,載置構成反向器的功率電路之功率模組PM1~PM3。另外,在貫通基板WB,連接纜線CAL(U)、CAL(V)、CAL(W),該等纜線CAL(U)、CAL(V)、CAL(W)從貫通基板WB的正面側拉出到外部。同樣地,在貫通基板WB,也連接電源纜線BCAL1、BCAL2,該等電源纜線BCAL1、BCAL2也從貫通基板WB的正面側拉出到外部。
在如此構成電子裝置EA的貫通基板WB之正面及背面的兩方,載置電子零件。而且,載置了電子零件的貫通基板WB被配置在殼體CS的內部,而且例如由樹脂所構成的密封體MR所密封。如以上所述安裝構成本實施形態的電子裝置EA。
第5圖為從貫通基板WB的正面側觀看本實施形態的電子裝置EA之立體圖。如第5圖所示,在貫通基板WB的正面,載置構成反向器的控制電路之複數之電子零件。例如,在貫通基板WB的正面,作為半導體裝置(半導體封裝),載置微處理器MCU或預驅動器PD1~PD3,並且載置由電解電容器所構成的電容器CON。
另外,第6圖為從貫通基板WB的背面側觀看本實施形態的電子裝置EA之立體圖。如第6圖所示,在貫通基板WB的背面,載置構成反向器的功率電路之複數之電子零件,及構成反向器的控制電路之電子零件。例如,構成反向器的功率電路之電子零件為呈現半導體裝置(半導體封裝)之形態的6個功率模組PM。在該等6個功率模組PM的內部,形成有作為功率電路之切換元件的功率電晶體。具體而言,3個高側用功率電晶體HQ1~HQ3及3個低側用功率電晶體LQ1~LQ3作為6個功率模組PM而被載置在貫通基板WB的背面。進一步,作為構成反向器的功率電路之電子零件的分流器電阻元件SR也被載置在貫通基板WB的背面。
<實施型態的貫通基板> 然後,說明本實施形態的貫通基板WB。第7圖為示意表示本實施形態的貫通基板WB之基本構成。如第7圖所示,本實施形態的貫通基板WB具有:預浸材層PLG1;在預浸材層PLG1的下層被配置的芯層CL;及在芯層CL的下層被配置的預浸材層PLG2。換言之,本實施形態的貫通基板WB可具有:預浸材層PLG1;預浸材層PLG2;由預浸材層PLG1及預浸材層PLG2夾持的芯層CL。此時,在本實施形態的貫通基板WB,芯層CL的厚度為比預浸材層PLG1的厚度及預浸材層PLG2的厚度更厚。而且,如第7圖所示,本實施形態的貫通基板WB具有:在預浸材層PLG1的頂面形成的配線層L1;在芯層CL的頂面形成的配線層L2;在芯層CL的底面形成的配線層L3;及在預浸材層PLG2的底面形成的配線層L4。
進一步,本實施形態的貫通基板WB具有複數之「貫通孔」。在此的「貫通孔」係指貫通預浸材層PLG1、芯層CL及預浸材層PLG2之構造的孔,在本實施形態的貫通基板WB,作為孔而僅形成有該「貫通孔」。換言之,在本實施形態的貫通基板WB,僅形成由貫通基板WB的正面到達貫通基板WB的背面之「貫通孔」。也就是說,在本實施形態的貫通基板WB,若使用第7圖所示的配線層(L1~L4)而以易於了解的方式呈現的話,則例如不形成僅連接第7圖的配線層L1及配線層L2之間的「盲孔」或僅連接第7圖的配線層L3及配線層L4之間的「盲孔」。同樣地,在本實施形態的貫通基板WB,例如,不形成僅連接作為內部配線層的配線層L2及配線層L3的「埋孔」。該「盲孔」或「埋孔」為所謂稱為「IVH(Interstitial Via Hole)」的構造。特別是,具有「盲孔」或「埋孔」的多層基板被稱為疊構基板或「HDI(High Density Interconnect)」。因此,在不具有「盲孔」或「埋孔」的方面,本實施形態的貫通基板WB係與具有所謂的「盲孔」或「埋孔」之疊構基板被明確區別。
如此構成的本實施形態之貫通基板WB在僅具有由鑽孔加工而形成的「貫通孔」方面,相較於具有使用雷射加工等而形成的「盲孔」或「埋孔」之疊構基板,具有可謀求基板成本降低之優點。也就是說,本實施形態的貫通基板WB可抑制基板成本,因此,可期待藉由使用該貫通基板WB,而降低電子裝置全體的製造成本。
接著,本實施形態的貫通基板WB具有構造相異的複數之貫通孔。具體而言,例如,如第7圖所示,本實施形態的貫通基板WB具有尺寸相異(直徑相異)的複數之貫通孔(TV1、TV2、TV3)。例如,在本實施形態的貫通基板WB,貫通孔TV1的直徑為0.3mm左右,貫通孔TV2的直徑為1.8mm左右,貫通孔TV3的直徑為0.5mm左右。進一步,在本實施形態的貫通基板WB形成的複數之貫通孔(TV1、TV2、TV3)中,一部分的貫通孔TV3在內部被埋入導電性構材。也就是說,在本實施形態的貫通基板WB,在內部具有空洞部的貫通孔(TV1、TV2)及在內部被埋入導電性構材的貫通孔TV3混合存在。
由以上所述,本實施形態的貫通基板WB例如如下所示來定義。也就是說,本實施形態的貫通基板WB係定義為「作為孔,僅具有從正面到達背面的複數之貫通孔,並且在該等複數之貫通孔,包含孔構造相異的貫通孔之基板」。進一步,詳細定義的話,本實施形態的貫通基板WB可定義為「作為孔,僅具有從正面到達背面的複數之貫通孔,並且複數之貫通孔具有第1尺寸的貫通孔(TV1)、比第1尺寸大並且可插入纜線的貫通孔(TV2)及在內部埋入導電性構材的貫通孔(TV3)之基板」。
<電子裝置的層間配置構成(貫通孔省略)> 接著,說明包含上述本實施形態的貫通基板WB之電子裝置的示意層間配置構成。首先,第8圖為表示本實施形態的貫通基板WB之正面的配置構成之平面圖。如第8圖所示,本實施形態的貫通基板WB之平面形狀為矩形形狀。而且,在貫通基板WB的正面所內含的區域AR(第2區域),載置微處理器MCU(半導體裝置)、預驅動器PD1~PD3(半導體裝置)及電容器CON(電子零件)。
而且,在第8圖,雖然未圖示,但在區域AR,另外也載置閘極電阻元件。也就是說,在貫通基板WB的正面,配置半導體裝置以作為控制功率電晶體之控制電路的構成要素。
另外,雖然未圖示,但在貫通基板WB的正面(正確來說為第7圖所示的預浸材層PLG1之頂面),形成有配線層L1,該配線層L1構成用於構成控制電路的控制電路用配線層。
接著,第9圖為表示在第7圖所示的預浸材層PLG1之底面(芯層CL的頂面)形成的配線層L2之配置圖案的平面圖。在第9圖,配線層L2也構成用於構成控制電路的控制電路用配線層。而且,第9圖為從貫通基板WB的正面側觀看的透視圖。
具體而言,如第9圖所示,配線層L2具有配線圖案WP1、配線圖案WP2、配線圖案WP3及配線圖案WP4。此時,配線圖案WP1為例如被施加藉由第3圖所示的調整器REG1將18V降壓為15V的電位之配線圖案,配線圖案WP2為被施加藉由第3圖所示的調節器REG2將18V降壓為5V的電位之配線圖案。另外,配線圖案WP3及配線圖案WP4為被施加控制電路用的基準電位(GND電位)之配線圖案。
進一步,第10圖為表示在第7圖所示的芯層CL之底面(預浸材層PLG2之頂面)形成的配線層L3之配置圖案的平面圖。在第10圖,配線層L3包含:功率電路用配線層,其構成對負載(馬達)供給電流的功率電路;及控制電路用配線層,其與功率電路用配線層分離。而且,第10圖為從貫通基板WB的正面側觀看的透視圖。
具體而言,如第10圖所示,配線層L3具有:配線圖案WP6、WP7,其形成在與第8圖所示的區域AR(第2區域)呈平面重疊的功率電路區域PR1;配線圖案WP5,其形成在從功率電路形成區域PR1分離的控制電路區域CR1;及配線圖案WP8,其形成為橫跨功率電路區域PR1及控制電路區域CR1。在此,在控制電路區域CR1形成的配線圖案WP5為被施加控制電路用的基準電位(GND電位)之配線圖案。
接著,第11圖為表示本實施形態的貫通基板WB之背面的配置構成之平面圖。而且,第11圖為從貫通基板WB的正面側觀看的透視圖。
如第11圖所示,本實施形態的貫通基板WB之平面形狀為矩形形狀。而且,在由貫通基板WB的背面所內含的功率電路區域PR2(第2區域),配置對應到高側用功率電晶體HQ1~HQ3的各者之3個功率模組PM(半導體裝置)、對應到低側用功率電晶體LQ1~LQ3的各者之3個功率模組PM(半導體裝置)、及分流器電阻元件SR(電子零件)。另外,在從功率電路形成區域PR2分離的控制電路區域CR2,配置調節器REG1、REG2。也就是說,在貫通基板WB的背面,會配置作為包含功率電晶體的功率電路之構成要素的半導體裝置、及作為控制功率電晶體的控制電路之構成要素的半導體裝置。而且,雖然未圖示,但在貫通基板WB的背面(正確來說為第7圖所示的預浸材層PLG2之底面),形成有配線層L4,該配線層L4構成為包含:構成功率電路的功率電路用配線層;及與功率電路用配線層分離的控制電路用配線層。
如第10圖及第11圖所示,第10圖所示的配線層L3之功率電路區域PR1及第11圖所示的配線層L4之功率電路區域PR2係具有以平面重疊的區域,雖然在第10圖及第11圖中未圖示,但配線層L3的功率電路區域PR1及配線層L4的功率電路區域PR2係由貫通孔TV3連接。
<功率電路區域的配置構成> 接著,說明第11圖所示的功率電路區域PR2之配置構成。第12圖為表示本實施形態的功率電路區域PR2之配置構成的平面圖。而且,第12圖為從貫通基板WB的正面側觀看的透視圖。
在第12圖,在功率電路區域PR2,形成有朝x方向延伸的電源配線圖案PWP及與電源配線圖案PWP分離並且朝x方向延伸的接地配線圖案GWP。而且,如第12圖所示,電源配線圖案PWP在左端部具有朝y方向突出的「突出部」,在y方向以與該電源配線圖案PWP分離而對向的方式形成有接地配線圖案GWP2(導體圖案)。進一步,該接地配線圖案GWP2經由檢測過電流的分流器電阻元件SR,而與朝x方向延伸的接地配線圖案GWP電性連接。
如此構成的電源配線圖案PWP係與複數之貫通孔TV3連接,並且在電源配線圖案PWP的「突出部」,與貫通孔TV2連接。而且,藉由連接到「突出部」的貫通孔TV2,電源配線圖案PWP係構成為與電池(蓄電裝置)的正極(電源電位供給源)電性連接。
另外,接地配線圖案GWP也與複數之貫通孔TV3連接。另外,經由分流器電阻元件SR,與該接地配線圖案GWP電性連接的接地配線圖案GWP2會與貫通孔TV2連接。而且,藉由該貫通孔TV2,接地配線圖案GWP2構成為可與電池(蓄電裝置)的負極(GND電位供給源)電性連接。
進一步,在與形成有功率電路區域PR2的貫通基板WB之背面(參考第11圖)為相反側的貫通基板WB之正面(參考第8圖),例如,載置具有正極端子與負極端子的電容器CON。此時,如第12圖所示,電容器CON的正極端子係將貫通基板WB貫通,並且與在貫通基板WB的背面形成的電源配線圖案PWP連接。另外,電容器CON的負極端子係將貫通基板WB貫通,並且與在貫通基板WB的背面形成的接地配線圖案GWP2連接。
接著,如第12圖所示,在與x方向交叉的y方向,由電源配線圖案PWP及接地配線圖案GWP夾持的位置,形成有在x方向並列配置的導體圖案MP1~MP3。在此,如第12圖所示,在x方向並列配置的導體圖案MP1~MP3之各者,連接貫通孔TV2及貫通孔TV3。藉此,導體圖案MP1~MP3之各者構成為經由貫通孔TV2而與負載(馬達)電性連接。
例如,導體圖案MP1經由與導體圖案MP1連接的貫通孔TV2,而與馬達(負載)的U相電性連接。同樣地,導體圖案MP2經由與導體圖案MP2連接的貫通孔TV2,而與馬達(負載)的V相電性連接。另外,導體圖案MP3經由與導體圖案MP3連接的貫通孔TV2,而與馬達(負載)的W相電性連接。
進一步,在與導體圖案MP1~MP3的各者分離鄰接的位置,設置貫通孔TV1。也就是說,如第12圖所示,對應於導體圖案MP1~MP3的各者而設置貫通孔TV1。而且,對應於導體圖案MP1~MP3的各者而設置的貫通孔TV1在x方向並列配置。
接著,如第12圖所示,在y方向,於由電源配線圖案PWP及連接到導體圖案MP1的貫通孔TV2夾持的位置,配置高側用功率模組PM1A。同樣地,在y方向,於由電源配線圖案PWP及連接到導體圖案MP2的貫通孔TV2夾持的位置,配置高側用功率模組PM2A。另外,由電源配線圖案PWP及連接於導體圖案MP3的貫通孔TV2夾持的位置,配置高側用功率模組PM3A。進一步,如第12圖所示,在y方向,於由連接於導體圖案MP1的貫通孔TV2及接地配線圖案GWP夾持的位置,配置低側用功率模組PM1B。同樣地,在y方向,於由連接到導體圖案MP2的貫通孔TV2及接地配線圖案GWP夾持的位置,配置低側用功率模組PM2B。另外,於由連接到導體圖案MP3的貫通孔TV2及接地配線圖案GWP夾持的位置,配置低側用功率模組PM3B。而且,如第12圖所示,在鄰接低側用功率模組PM1B的位置,設置貫通孔TV1(x方向左側),並且在鄰接低側用功率模組PM2B的位置,設置貫通孔TV1(x方向中央),並且在鄰接低側用功率模組PM3B的位置,設置貫通孔TV1(x方向右側)。
如此一來,在本實施形態的功率電路區域PR2,設置3個高側用功率模組PM1A~PM3A及3個低側用功率模組PM1B~PM3B。此時,合併3個高側用功率模組PM1A~PM3A及3個低側用功率模組PM1B~PM3B的6個功率模組PM為同一構造。也就是說,在本實施形態的功率電路區域PR2,設置6個功率模組PM。
在此,6個功率模組PM的各者具有:「控制用端子」;與負載電性連接的「第1端子」;及固定電位被供給的「第2端子」。
具體而言,如第12圖所示,高側用功率模組PM1A具有:作為「控制用端子」的閘極端子GT1A;作為可與負載電性連接的「第1端子」之源極端子ST1A;及作為電源電位(固定電位)被供給的「第2端子」之汲極端子DT1A。此時,如第12圖所示,高側用功率模組PM1A的閘極端子GT1A係與鄰接導體圖案MP1的貫通孔TV1電性連接。另外,高側用功率模組PM1A的源極端子ST1A係與導體圖案MP1電性連接。結果,高側用功率模組PM1A的源極端子ST1A會與連接導體圖案MP1的貫通孔TV2電性連接。如此一來,高側用功率模組PM1A的源極端子ST1A構成為與負載(U相)電性連接。進一步,高側用功率模組PM1A的汲極端子DT1A係與電源配線圖案PWP連接。
高側用功率模組PM2A具有:作為「控制用端子」的閘極端子GT2A;作為可與負載電性連接的「第1端子」之源極端子ST2A;及作為電源電位(固定電位)被供給的「第2端子」的汲極端子DT2A。此時,如第12圖所示,高側用功率模組PM2A的閘極端子GT2A係與鄰接導體圖案MP2的貫通孔TV1電性連接。另外,高側用功率模組PM2A的源極端子ST2A係與導體圖案MP2電性連接。結果,高側用功率模組PM2A的源極端子ST2A會與已經與導體圖案MP2連接的貫通孔TV2電性連接。如此一來,高側用功率模組PM2A的源極端子ST2A構成為可與負載(V相)電性連接。進一步,高側用功率模組PM2A的汲極端子DT2A係與電源配線圖案PWP連接。
高側用功率模組PM3A具有:作為「控制用端子」的閘極端子GT3A;作為可與負載電性連接的「第1端子」之源極端子ST3A;及作為電源電位(固定電位)被供給的「第2端子」之汲極端子DT3A。此時,如第12圖所示,高側用功率模組PM3A的閘極端子GT3A係與鄰接導體圖案MP3的貫通孔TV1電性連接。另外,高側用功率模組PM3A的源極端子ST3A係與導體圖案MP3電性連接。結果,高側用功率模組PM3A的源極端子ST3A會與已經與導體圖案MP3連接的貫通孔TV2電性連接。如此一來,高側用功率模組PM3A的源極端子ST3A會構成為可與負載(W相)電性連接。進一步,高側用功率模組PM3A的汲極端子DT3A係與電源配線圖案PWP連接。
如第12圖所示,低側用功率模組PM1B具有:作為「控制用端子」的閘極端子GT1B;作為可與負載電性連接的「第1端子」之汲極端子DT1B;及作為接地電位(固定電位)被供給的「第2端子」之源極端子ST1B。此時,如第12圖所示,低側用功率模組PM1B的閘極端子GT1B係與貫通孔TV1(x方向左側)電性連接。另外,低側用功率模組PM1B的汲極端子DT1B係與導體圖案MP1電性連接。結果,低側用功率模組PM1B的汲極端子DT1B會與已經與導體圖案MP1連接的貫通孔TV2電性連接。如此一來,低側用功率模組PM1B的汲極端子DT1B會構成為可與負載(U相)電性連接。進一步,低側用功率模組PM1B的源極端子ST1B係與接地配線圖案GWP連接。
低側用功率模組PM2B具有:作為「控制用端子」的閘極端子GT2B;作為可與負載電性連接的「第1端子」之汲極端子DT2B;及作為接地電位(固定電位)被供給的「第2端子」之源極端子ST2B。此時,如第12圖所示,低側用功率模組PM2B的閘極端子GT2B係與貫通孔TV1(x方向中央)電性連接。另外,低側用功率模組PM2B的汲極端子DT2B係與導體圖案MP2電性連接。結果,低側用功率模組PM2B的汲極端子DT2B會與已經與導體圖案MP2連接的貫通孔TV2電性連接。如此一來,低側用功率模組PM2B的汲極端子DT2B會構成為可與負載(V相)電性連接。進一步,低側用功率模組PM2B的源極端子ST2B係與接地配線圖案GWP連接。
低側用功率模組PM3B具有:作為「控制用端子」的閘極端子GT3B;作為可與負載電性連接的「第1端子」之汲極端子DT3B;及作為接地電位(固定電位)被供給的「第2端子」之源極端子ST3B。此時,如第12圖所示,低側用功率模組PM3B的閘極端子GT3B係與貫通孔TV1(x方向右側)電性連接。另外,低側用功率模組PM3B的汲極端子DT3B係與導體圖案MP3電性連接。結果,低側用功率模組PM3B的汲極端子DT3B會與已經與導體圖案MP3連接的貫通孔TV2電性連接。如此一來,低側用功率模組PM3B的汲極端子DT3B會構成為可與負載(W相)電性連接。進一步,低側用功率模組PM3B的源極端子ST3B係與接地配線圖案GWP連接。
<貫通孔TV1的構造> 接著,說明貫通孔TV1的剖面構造。第13圖為表示在本實施形態的貫通基板WB形成的貫通孔TV1之示意剖面構造的圖。在第13圖,貫通孔TV1貫通構成貫通基板WB的預浸材層PLG1、芯層CL及預浸材層PLG2。換言之,本實施形態的貫通孔TV1可形成為從貫通基板WB的正面(頂面)到達貫通基板WB的背面(底面)。該貫通孔TV1係如第13圖所示,具有橫跨貫通基板WB的正面、貫通孔TV1的內壁及貫通基板WB的背面而形成的導體膜(焊膜)。而且,在貫通基板WB的正面及背面的兩方,導體膜的端部由防焊膜SRF覆蓋。
進一步,在貫通孔TV1的內部,具有到達貫通基板WB的正面及貫通基板WB的背面之兩方的空洞部。如此構成的貫通孔TV1例如由鑽孔加工而形成,貫通孔TV1的直徑為例如0.3mm左右。
<貫通孔TV2的構造> 接著,說明貫通孔TV2的剖面構造。第14圖為表示在本實施形態的貫通基板WB形成的貫通孔TV2之示意剖面構造的圖。在第14圖,貫通孔TV2貫通構成貫通基板WB的預浸材層PLG1、芯層CL及預浸材層PLG2。換言之,本實施形態的貫通孔TV2也與貫通孔TV1相同,可形成為從貫通基板WB的正面(頂面)到達貫通基板WB的背面(底面)。該貫通孔TV2係如第14圖所示,具有橫跨貫通基板WB的正面、貫通孔TV2的內壁及貫通基板WB的背面而形成的導體膜(焊膜)。然而,與第13圖所示的貫通孔TV1相異,在貫通基板WB的正面及背面的兩方,導體膜的端部從防焊膜SRF露出。另外,貫通孔TV2也與貫通孔TV1相同,在貫通孔TV2的內部,形成有到達貫通基板WB的正面及貫通基板WB的背面之兩方的空洞部。
如此構成的貫通孔TV2也例如由鑽孔加工而形成,貫通孔TV2的直徑為例如1.8mm左右。也就是說,貫通孔TV2的尺寸(直徑)也成為比貫通孔TV1的尺寸(直徑)更大,特別是以可插入纜線之程度的尺寸形成。
<貫通孔TV3的構造> 進一步,說明貫通孔TV3的剖面構造。第15圖為表示在本實施形態的貫通基板WB形成的貫通孔TV3之示意剖面構造的圖。在第15圖,貫通孔TV3貫通構成貫通基板WB的預浸材層PLG1、芯層CL及預浸材層PLG2。換言之,本實施形態的貫通孔TV3也與貫通孔TV1及貫通孔TV2相同,可形成為從貫通基板WB的正面(頂面)到達貫通基板WB的背面(底面)。而且,貫通孔TV3具有橫跨貫通基板WB的正面、貫通孔TV3的內壁及貫通基板WB的背面而形成的導體膜(焊膜)。
該貫通孔TV3係如第15圖所示,具有在內部填充之熱傳導率良好的導電性構材CM。結果,在貫通孔TV3,內部不形成空洞部,相較於內部形成空洞部的構造之貫通孔TV1及貫通孔TV2,可使熱傳導率變高。
如此構成的貫通孔TV3也例如由鑽孔加工而形成,貫通孔TV3的直徑為例如0.5mm左右。而且,在由鑽孔加工而形成的貫通孔之內部,例如,可藉由埋入膏狀態的導電性樹脂,而形成貫通孔TV3。
<電子裝置的剖面構造> 接著,說明本實施形態的電子裝置EA之剖面構造。第16圖為第12圖的由A-A線切斷的剖面圖。如第16圖所示,在貫通基板WB的背面,配置高側用功率模組PM1A。該高側用功率模組PM1A的汲極端子DT1A係與在貫通基板WB的背面(底面)形成的電源配線圖案PWP連接。而且,在貫通基板WB,形成有將貫通基板WB貫通的貫通孔TV1。該高側用功率模組PM1A的閘極端子GT1A係與該貫通孔TV1連接。
另外,在貫通基板WB的正面(頂面),載置閘極電阻元件GR及預驅動器PD1。此時,如第16圖所示,在本實施形態的電子裝置EA,在貫通基板WB的背面配置的高側用功率模組PM1A之閘極端子GT1A經由貫通孔TV1而與在貫通基板WB的正面載置的閘極電阻元件GR電性連接。而且,閘極電阻元件GR藉由在貫通基板WB的正面形成的配線圖案而與預驅動器PD1電性連接。
接著,第17圖為第12圖的由B-B線切斷的剖面圖。如第17圖所示,在貫通基板WB,形成有將貫通基板WB貫通的相異種類之貫通孔TV1、TV2、TV3。也就是說,在貫通基板WB,形成有第1尺寸的貫通孔TV1、比第1尺寸大的尺寸之貫通孔TV2及在內部埋入導電性構材CM的貫通孔TV3。
如第17圖所示,在貫通基板WB的背面配置的高側用功率模組PM2A經由貫通孔TV1而與閘極電阻元件(未圖示)及預驅動器PD2電性連接。而且,在貫通基板WB的背面配置的低側用功率模組PM2B也經由其他貫通孔TV1而與預驅動器PD2電性連接。
另外,如第17圖所示,在貫通孔TV2,插入可與負載(馬達)連接的纜線CAL(V)。而且,被插入到貫通孔TV2的纜線CAL(V)在貫通基板WB的背面藉由焊材SM而與貫通基板WB焊接。
因此,在本實施形態,貫通基板WB的正面係定義為將纜線CAL(V)插入之側的面,並且貫通基板WB的背面係定義為焊接纜線CAL(V)的面。
進一步,在第17圖,貫通孔TV3被設置在貫通基板WB的背面之中與載置高側用功率模組PM2A及低側用功率模組PM2B的功率電路區域(第11圖的功率電路區域PR2)重疊的位置。
接著,第18圖為第12圖的由C-C線切斷的剖面圖。如第18圖所示,在貫通基板WB,互相分離地形成有一對貫通孔TV2。此時,一對貫通孔TV2之中,左側的貫通孔TV2係與在貫通基板WB的背面形成的電源配線圖案PWP連接,並且對內部插入電源纜線BCAL1。而且,對左側的貫通孔TV2插入的電源纜線BCAL1係在貫通基板WB的背面藉由焊材SM焊接。
另外,一對貫通孔TV2之中,右側的貫通孔TV2係與在貫通基板WB的背面形成的接地配線圖案GWP2連接,並且對內部插入電源纜線BCAL2。而且,對右側的貫通孔TV2插入的電源纜線BCAL2係在貫通基板WB的背面藉由焊材SM焊接。
進一步,在貫通基板WB的正面側,於一對貫通孔TV2之間,載置具有正極端子PTE及負極端子NTE的電容器CON。而且,電容器CON的正極端子PTE被插入到貫通基板WB,在貫通基板WB的背面,藉由焊材SM焊接。結果,如第18圖所示,電容器CON的正極端子PTE會與電源纜線BCAL1及電源配線圖案PWP電性連接。另外,電容器CON的負極端子NTE也被插入到貫通基板WB,並且在貫通基板WB的背面藉由焊材SM焊接。結果,如第18圖所示,電容器CON的負極端子NTE係與電源纜線BCAL2及接地配線圖案GWP2電性連接。
<實施型態的特徵> 接著,說明本實施形態的特徵點。作為本實施形態的第1特徵點之前提事項,例如,如第4圖~第6圖所示,在貫通基板WB的正面及背面的兩方,載置電子零件。以此為前提,本實施形態的第1特徵點為:例如,如第8圖所示,在貫通基板WB的正面之區域AR,載置作為控制電路的構成要素之電子零件,而如第11圖所示,在貫通基板WB的背面之功率電路區域PR2,僅載置作為功率電路的構成要素之電子零件。
也就是說,本實施形態的第1特徵點為:在與背面的功率電路區域PR2以平面重疊的正面之區域AR,載置作為控制電路的構成要素之微處理器MCU、預驅動器PD1~PD3及閘極電阻元件等,並且在背面的功率電路區域PR2,載置作為負載電流流經的功率電路之構成要素的複數之功率模組PM及分流器電阻元件SR。
藉此,首先,由於在貫通基板WB的正面及背面之兩面可載置電子零件,因此,例如專利文獻1所述,在配線基板的片面(底面),相較於載置功率系電子零件及控制系電子零件的構成,可謀求電子裝置EA的小型化。
特別是,若依照本實施形態的第1特徵點,則可一邊提升電子裝置EA的電特性,一邊謀求電子裝置EA的小型化。原因在於,若依照本實施形態的第1特徵點,則在於貫通基板WB的背面被分區的功率電路區域PR2,僅載置構成負載電流流經的功率電路之電子零件。也就是說,例如,即使為在貫通基板WB的兩面載置電子零件的情況,在功率電路區域PR2,同時載置構成負載電流流經的功率電路之電子零件、以及構成控制電路的閘極電阻或預驅動器PD1~PD3的話,零件個數會變多,因此,功率電路區域PR2的尺寸必定會變大。而且,在功率電路區域PR2,除了構成功率電路的電子零件,還載置構成控制電路的電子零件的話,則必須使配線引繞,導致配線配置也會複雜化。因此,功率電路區域PR2的負載電流之電流路徑會成為必要以上的長度。也就是說,負載電流所流經的電流路徑之寄生電感會變大,如此一來,負載電流會容易重疊雜訊,導致電子裝置EA的性能低下。
相較之下,若依照本實施形態的第1特徵點,則在於貫通基板WB的背面被分區的功率電路區域PR2,僅載置構成負載電流流經的功率電路之電子零件。也就是說,在本實施形態,藉由在功率電路區域PR2,僅配置負載電流流經的電子零件,可將在功率電路區域PR2載置的零件個數限制在所需最小限度。藉此,可抑制過度的配線引繞,而可使在功率電路區域PR2的負載電流之電流路徑變短。也就是說,負載電流所流經的電流路徑之寄生電感會變小,使得負載電流難以重疊雜訊。因此,若依照本實施形態的電子裝置EA,則可將雜訊少的負載電流供給到負載(馬達MOT)。也就是說,若依照本實施形態的電子裝置EA,由於可供給雜訊少的負載電流,因此,可謀求提升電子裝置EA的性能。
由以上所述可知,若依照本實施形態的第1特徵點,可一邊謀求提升電子裝置EA的性能,一邊謀求電子裝置EA的小型化,而得到顯著的效果。
進一步,若依照本實施形態的第1特徵點,則在貫通基板WB的正面,載置微處理器MCU,而在與正面為相反側的背面載置構成功率電路的電子零件。因此,若依照本實施形態的第1特徵點,則可一邊謀求電子裝置EA的小型化,一邊抑制構成功率電路的電子零件帶給微處理器MCU的不良影響。也就是說,在本實施形態的第1特徵點,微處理器MCU不易受到處理作為大電流的負載電流之功率電路所產生的雜訊之影響,如此一來,若依照本實施形態的電子裝置EA,即可抑制由功率電路所產生的雜訊所導致的微處理器MCU之錯誤作動。考慮此點的話,若依照本實施形態的第1特徵點,則不僅可一邊謀求提升電子裝置EA的性能,一邊謀求電子裝置EA的小型化,還可謀求提升電子裝置EA的信頼性,因而為有用。
在上述的本實施形態之第1特徵點,特別是在功率電路區域PR2,藉由僅載置作為功率電路的構成要素之電子零件,可使零件個數降低,致使功率電路區域PR2內不必要的配線之引繞受到抑制。
因此,進一步,本發明者進一步檢討,以僅將最小限度的電子零件載置於功率電路區域PR2的第1特徵點作為前提,並且設法將最小限度的電子零件以最小面積的配線配置來連接。也就是說,本實施形態的第2特徵點為以第1特徵點作為前提,一邊確保電流容量,一邊以最小面積實現功率電路區域PR2的配置。以下說明此點。
本實施形態的第2特徵點為例如,如第12圖所示,配置功率電路區域PR2。也就是說,在功率電路區域PR2,在呈並行並且朝x方向延伸的電源配線圖案PWP及接地配線圖案GWP之間夾持的電源配線圖案PWP側,使3個高側用功率模組PM1A~PM3A配置成在x方向並列,並且在接地配線圖案GWP側,使3個低側用功率模組PM1B~PM3B配置成在x方向並列。而且,在3個高側用功率模組PM1A~PM3A及3個低側用功率模組PM1B~PM3B夾持的位置,形成導體圖案MP1~MP3。進一步,在電源配線圖案PWP的左端部設置「突出部」,在與該「突出部」對向的位置形成接地配線圖案GWP2,經由分流器電阻元件SR連接該接地配線圖案GWP2及接地配線圖案GWP。
藉此,可實現本實施形態的第2特徵點即最小面積的配置。也就是說,在功率電路區域PR2,會實現可使負載電流所流經的電流路徑變短的配置。結果,若依照本實施形態的第2特徵點,則可使負載電流所流經的電流路徑之寄生電感變小,藉此,可使負載電流不易重疊雜訊。因此,若依照本實施形態的電子裝置EA,則可對負載供給雜訊少的負載電流。特別是,在本實施形態的電子裝置EA,藉由第1特徵點與第2特徵點的相乘效果,可謀求大幅提升電子裝置EA的性能。進一步,若依照本實施形態的第2特徵點,則在功率電路區域PR2,可實現最小面積的配置,進而謀求電子裝置EA的小型化。
本實施形態的第2特徵點為以最小面積的配置實現功率電路區域PR2的配置,該最小面積的配置藉由對貫通基板WB進行額外處理而實現。也就是說,必須對貫通基板WB進行額外處理,才可實現最小面積的配置。針對此點,對貫通基板WB進行的額外處理為本實施形態的第3特徵點,以下說明該第3特徵點。
本實施形態的第3特徵點為例如,如第7圖所示,在貫通基板WB形成構造相異的複數之貫通孔(TV1、TV2、TV3)。藉此,如第12圖所示,以最小面積的配置進行功率電路區域PR2的配置。具體而言,首先,在第12圖,在鄰接6個功率模組PM的各者之閘極端子(GT1A~GT3A、GT1B~GT3B)的位置,形成有貫通孔TV1。結果,連接閘極端子及貫通孔TV1時,不必在功率電路區域PR2形成引繞配線,即可謀求縮小配線配置。也就是說,在鄰接6個功率模組PM的各者之閘極端子的位置,配置貫通孔TV1,將閘極端子與貫通孔TV1以短距離連接。
在此,6個功率模組PM之中,例如,著眼於高側用功率模組PM1A的話,如第16圖所示,高側用功率模組PM1A的閘極端子GT1A會與鄰接配置的貫通孔TV1連接。而且,在貫通基板WB的正面,貫通孔TV1及閘極電阻元件GR會電性連接,並且該閘極電阻元件GR會與預驅動器PD1電性連接。結果,在貫通基板WB的背面配置的高側用功率模組PM1A會經由貫通孔TV1而由在貫通基板WB的正面配置的預驅動器PD1所控制。結果,若依照本實施形態,則藉由充分利用在貫通基板WB形成的貫通孔TV1,不必在貫通基板WB的背面設置閘極電阻元件GR及預驅動器PD1,即可控制高側用功率模組PM1A的切換。也就是說,藉由在貫通基板WB設置貫通孔TV1,可實現在功率電路區域PR2僅載置構成功率電路的電子零件之第1特徵點、及以最小面積的配置進行功率電路區域PR2的配置之第2特徵點,也可實現藉由預驅動器PD1而進行高側用功率模組PM1A的切換控制之構成。
特別是,如第16圖所示,藉由貫通孔TV1,將在貫通基板WB的背面載置的高側用功率模組PM1A之閘極端子GT1A及在貫通基板WB的正面載置的預驅動器PD1電性連接。此時,相較於使用貫通基板WB的內部之配線層的情況,不需要將配線引繞。因此,可將高側用功率模組PM1A的閘極端子GT1A及預驅動器PD1的連接距離變短。由此,若依照本實施形態,則可降低閘極端子GT1A及預驅動器PD1之間的寄生電感。結果,可抑制從預驅動器PD1輸出的控制訊號之波形的劣化,並且提升藉由預驅動器PD1進行的高側用功率模組PM1A之切換控制的信頼性。
接著,如第12圖所示,導體圖案MP1~MP3的各者係與貫通孔TV2連接。該貫通孔TV2的尺寸構成為比貫通孔TV1的尺寸大,並且可插入纜線。結果,例如,如第17圖所示,可藉由對貫通孔TV2插入纜線CAL(V)並且以焊材SM焊接,而將纜線CAL(V)及導體圖案MP2電性連接。也就是說,藉由充分利用在貫通基板WB形成的貫通孔TV2,不擴大在貫通基板WB的背面形成的導體圖案(MP1、MP2、MP3)之面積,即可將導體圖案(MP1、MP2、MP3)及負載電性連接。也就是說,可藉由對導體圖案(MP1、MP2、MP3)的各者連接貫通孔TV2,並且將與負載連接的纜線(CAL(U)、CAL(V)、CAL(W))插入到該貫通孔TV2再焊接,而以必要最小限度的面積之導體圖案(MP1、MP2、MP3),將導體圖案(MP1、MP2、MP3)及負載電性連接。
另外,例如,如第18圖所示,可藉由對貫通孔TV2插入電源纜線BCAL1再以焊材SM焊接,而將電源纜線BCAL1及電源配線圖案PWP電性連接。同樣地,可藉由對貫通孔TV2插入電源纜線BCAL2再以焊材SM焊接,而將電源纜線BCAL2及接地配線圖案GWP2電性連接。
如此一來,可藉由對貫通基板WB設置貫通孔TV2,一邊實現最小面積的配置(第2特徵點),一邊實現導體圖案(MP1、MP2、MP3)與負載的電性連接、電源纜線BCAL1與電源配線圖案PWP的電性連接、及電源纜線BCAL2與接地配線圖案GWP2的電性連接。
接著,如第12圖所示,電源配線圖案PWP、導體圖案MP1~MP3及接地配線圖案GWP的各者係與複數之貫通孔TV3連接。此時,例如,如第15圖及第17圖所示,在貫通孔TV3的內部,填充熱傳導率良好的導電性構材CM。因此,若依照本實施形態,可將貫通基板WB的背面之功率電路區域PR2所產生的熱從貫通孔TV3高效釋放。特別是,藉由本實施形態的第2特徵點,可確保電流容量,同時將功率電路區域PR2的配置面積設為最小面積時,每單位面積的發熱量會有變大之虞。關於此點,在本實施形態,由於設置與功率電路區域PR2連接之放熱用的貫通孔TV3,因此,可使在功率電路區域PR2所產生的熱從貫通孔TV3高效釋放。由此,若依照本實施形態,可藉由對貫通基板WB設置貫通孔TV3,而實現最小面積的配置(第2特徵點),但仍可提升電子裝置EA的信頼性。
進一步,如第12圖所示,在與功率模組PM的汲極端子(DT1A~DT3A、DT1B~DT3B)之各者以平面重疊的位置,也形成有貫通孔TV3。換言之,以與功率模組PM的汲極端子(DT1A~DT3A、DT1B~DT3B)之各者直接接觸的方式,形成有貫通孔TV3。藉此,可使與作為熱的產生源之功率模組PM的汲極端子(DT1A~DT3A、DT1B~DT3B)直接連接的貫通孔TV3散熱。也就是說,在與功率模組PM的汲極端子(DT1A~DT3A、DT1B~DT3B)之各者以平面重疊的位置,也可藉由形成貫通孔TV3,而使在功率電路區域PR2所產生的熱從貫通孔TV3高效釋放。
特別是,從第10圖與第11圖可知,第10圖所示的配線層L3之功率電路區域PR1、第11圖所示的配線層L4之功率電路區域PR2具有以平面重疊的區域,雖然在第10圖及第11圖未圖示,但配線層L3的功率電路區域PR1與配線層L4的功率電路區域PR2係由貫通孔TV3連接。
也就是說,例如,在第12圖,與功率模組(PM1A~PM3A)的汲極端子(DT1A~DT3A)之各者連接的貫通孔TV3係與第10圖所示的配線圖案WP6連接。結果,可藉由功率模組(PM1A~PM3A)的汲極端子(DT1A~DT3A)→貫通孔TV3→配線圖案WP6的放熱路徑,而使在功率模組(PM1A~PM3A)所產生的熱高效釋放。
進一步,第10圖所示的配線圖案WP6係連接到與第12圖所示的電源配線圖案PWP連接的貫通孔TV3、及與第12圖所示的汲極端子(DT1A~DT3A)連接的貫通孔TV3之兩方。由此,例如,在第12圖,在電源配線圖案PWP及功率模組PM1A的汲極端子DT1A之間流動的電流之電流路徑會存在複數之。具體而言,該電流路徑不僅有電源配線圖案PWP→功率模組PM1A的汲極端子DT1A之第1路徑,也有電源配線圖案PWP→與電源配線圖案PWP連接的貫通孔TV3→配線圖案WP6(參考第10圖)→與汲極端子DT1A連接的貫通孔TV3→功率模組PM1A的汲極端子DT1A之第2路徑。結果,若依照本實施形態,則可藉由存在第1路徑與第2路徑的3維電流路徑,而如第12圖所示,使功率電路區域PR2的配置面積為最小面積,但仍可確保大電流容量。
接著,本實施形態的第4特徵點為例如如第6圖所示,在貫通基板WB的背面載置功率模組PM。也就是說,在貫通基板WB的兩面載置電子零件時,也考慮在貫通基板WB的正面載置功率模組PM。關於該點,在本實施形態,從以下所示的理由,在貫通基板WB的背面載置功率模組PM。
例如,第19圖為表示在貫通基板WB的正面載置功率模組PM的構成之剖面圖。如第19圖所示,在貫通基板WB的正面載置功率模組PM。而且,在貫通基板WB,形成有貫通孔TV2,並且該貫通孔TV2與功率模組PM電性連接。另外,在貫通孔TV2,插入纜線CAL,在貫通基板WB的背面,對貫通孔TV2所插入的纜線CAL係藉由焊材SM焊接。
此時,焊材SM從貫通基板WB的背面浸潤到貫通孔TV2的內部,但通常焊材SM不會到達貫通基板WB的正面。此時,如第19圖所示,存在功率模組PM與纜線CAL的電性連接僅對在貫通孔TV2的內壁形成的焊膜進行的部分,使得功率模組PM與纜線CAL的連接電阻變大。
進一步,在複數之電子裝置(製品),由於焊材SM的浸潤不均勻,因此,在複數之電子裝置間,功率模組PM與纜線CAL的連接電阻會不均勻。也就是說,難以橫跨複數之電子裝置(製品)而實現均勻的性能。
對此,第20圖為表示在貫通基板WB的背面載置功率模組PM的構成之剖面圖。如第20圖所示,在貫通基板WB的背面載置功率模組PM。而且,在貫通基板WB,形成有貫通孔TV2,該貫通孔TV2與功率模組PM電性連接。另外,對貫通孔TV2插入纜線CAL,在貫通基板WB的背面,對貫通孔TV2所插入的纜線CAL藉由焊材SM焊接。
此時,如第20圖所示,在貫通基板WB的背面載置功率模組PM時,即使焊材SM未浸潤到貫通基板WB的正面,但由於不存在功率模組PM與纜線CAL的電性連接僅對在貫通孔TV2的內壁形成的焊膜進行的部分,使得功率模組PM與纜線CAL的連接電阻變小。
進一步,在複數之電子裝置(製品),即使焊材SM的浸潤不均勻,但在第20圖所示的構成,於複數之電子裝置間,功率模組PM與纜線CAL的連接電阻難以不均勻。如此一來,在本實施形態所採用的在貫通基板WB之背面載置功率模組PM的構成,易於橫跨複數之電子裝置(製品)而實現均勻的性能。
也就是說,若依照在貫通基板WB的背面載置功率模組PM之本實施形態的第4特徵點,則即使對貫通孔TV2插入纜線CAL的焊接中所使用的焊材SM未浸潤到貫通基板WB的正面,也可得到不易受到功率模組PM與纜線CAL的連接電阻之增加或連接電阻的不均勻之不良影響的優點。
藉此,若依照本實施形態的第4特徵點,則可降低對貫通孔TV2插入的纜線CAL與功率模組PM之連接電阻,而可謀求提升電子裝置EA的性能。進一步,對貫通孔TV2插入的纜線CAL與功率模組PM的連接電阻所導致的焦耳熱之產生也會受到抑制,而可降低來自電子裝置EA的發熱量。因此,若依照本實施形態的第4特徵點,從熱的觀點來看,可謀求提升電子裝置EA的信頼性,同時可抑制無謂的電力消耗,而可提升反向器效率。
接著,本實施形態的第5特徵點為將形成有控制電路的控制電路區域、及形成有功率電路的功率電路區域分區分離地設置。藉此,可抑制在功率電路區域形成的功率電路所產生的熱對在控制電路區域形成的控制電路帶來不良影響。進一步,也可抑制在功率電路區域形成的功率電路所產生的電性雜訊對在控制電路區域形成的控制電路帶來不良影響。
具體而言,第21圖為示意表示在貫通基板WB存在的配線層之圖。
特別是,第21圖(a)為表示在貫通基板WB的正面形成的配線層(控制電路用配線層)L1,該配線層L1為形成有控制電路的控制電路區域CR(L1)。而且,在該控制電路區域CR(L1),例如,如第8圖所示,載置構成控制電路的微處理器MCU或預驅動器PD1~PD3。
接著,第21圖(b)表示在配線層L1的下層形成的配線層(控制電路用配線層)L2,該配線層L2為形成有控制電路的控制電路區域CR(L2)。而且,在該控制電路區域CR(L2),例如,如第9圖所示,形成有構成控制電路的配線圖案(WP1、WP2、WP3、WP4)。
接著,第21圖(c)表示在配線層L2的下層形成的配線層(功率電路用配線層+控制電路用配線層)L3,在該配線層L3,具有形成有控制電路的控制電路區域CR1、及形成有功率電路的功率電路區域PR1。此時,控制電路區域CR1及功率電路區域PR1為分離設置。換言之,在控制電路區域CR1及功率電路區域PR1之間的邊界區域,設置閒置空間。而且,在控制電路區域CR1,例如,如第10圖所示,形成有構成控制電路的配線圖案(WP5)。另外,在功率電路區域PR1,例如,形成有構成功率電路的配線圖案(WP6、WP7)。
進一步,第21圖(d)表示在貫通基板WB的背面形成的配線層(功率電路用配線層+控制電路用配線層)L4,在該配線層L4,具有形成有控制電路的控制電路區域CR2及形成有功率電路的功率電路區域PR2。此時,控制電路區域CR2及功率電路區域PR2為分離設置。換言之,在控制電路區域CR2及功率電路區域PR2之間的邊界區域,設置閒置空間。而且,在控制電路區域CR2,如第11圖所示,載置構成控制電路的調整器REG1、REG2。另外,在功率電路區域PR2,載置構成功率電路的6個功率模組PM及分流器電阻SR。
如以上所述,由於功率電路區域(PR1、PR2)及控制電路區域(CR(L1)、CR(L2))形成為不同的層,因此,易於進行熱及電性分離。特別是,在本實施形態,於貫通基板WB的厚度方向,在功率電路區域(PR1、PR2)及控制電路區域(CR(L1)、CR(L2))之間,形成有芯層CL(參考第7圖),該芯層CL的厚度比預浸材層PLG1的厚度或預浸材層PLG2的厚度更厚(參考第7圖)。結果,若依照本實施形態,則由於厚度較厚的芯層CL,功率電路區域(PR1、PR2)與控制電路區域(CR(L1)、CR(L2))會層間分離。因此,可抑制在功率電路區域(PR2)形成的電子零件(功率模組PM)所產生的熱對在控制電路區域(CR(L1))形成的電子零件(微處理器MCU等)帶來不良影響。進一步,藉由在配線層L2及配線層L3形成的大面積之配線圖案,在功率電路區域(PR2)形成的電子零件(功率模組PM)於局部產生的熱會高效釋放到貫通基板WB全體。另外,即使在配線層L3及配線層L4,於控制電路區域CR1(CR2)及功率電路區域PR1(PR2)之間的邊界區域,也設置閒置空間。由此,控制電路區域CR1(CR2)及功率電路區域PR1(PR2)之間的熱傳導也可受到抑制。
若依照本實施形態的第5特徵點,則可藉由將控制電路區域(CR(L1)、CR(L2)、CR1、CR2)及功率電路區域(PR1、PR2)分區分離地設置之點、使芯層CL的厚度增加之點、在配線層L2及配線層L3設置大面積的配線圖案之點的相乘效果,而有效抑制功率電路所產生的熱帶給控制電路的不良影響。結果,若依照本實施形態的第5特徵點,則可謀求提升電子裝置EA的信頼性。
進一步,例如,如第9圖所示,在配線層L2形成有接地電位(基準電位)被供給的大面積之配線圖案(WP3、WP4),並且如第10圖所示,在配線層L3形成有接地電位(基準電位)被供給的大面積之配線圖案(WP5)。如此一來,例如,如第11圖所示的貫通基板WB之背面所載置的功率模組PM所產生的電磁雜訊會由配線圖案(WP3、WP4、WP5)屏蔽。因此,第8圖所示的貫通基板WB之正面所載置的電子零件(微處理器MCU)受到的電磁雜訊之不良影響會受到抑制。因此,若依照本實施形態的第5特徵點,則不僅從熱觀點,從電性觀點來看,也可謀求提升電子裝置EA的信頼性。
接著,本實施形態的第6特徵點為將功率電路的接地電位(基準電位)及控制電路的接地電位(基準電位)以高阻抗電性連接。如此一來,若依照本實施形態,在功率電路的接地電位所產生的雜訊(也包含變動)可減低帶給控制電路的接地電位之影響,而可提升控制電路的接地電位之穩定性。也就是說,可抑制功率電路的接地電位之變動所導致的控制電路之錯誤作動,藉此,可提升電子裝置EA的信頼性。
以下,具體而言,說明將功率電路的接地電位及控制電路的接地電位以高阻抗電性連接的構成例。
第22圖(a)為表示由電解電容器構成的電容器CON之示意構成的圖。如第22圖(a)所示,在電容器CON,設置正極端子PTE及負極端子NTE。此時,對電容器CON的負極端子NTE,接地電位會被供給。
第22圖(b)為示意表示將電容器CON在貫通基板的正面載置的情況之圖。如第22圖(b)所示,在貫通基板WB,具有配線層L1、配線層L2、配線層L3及配線層L4,對該貫通基板WB插入電容器CON的負極端子NTE。此時,如第22圖(b)所示,電容器CON的負極端子NTE不與配線層L1及配線層L2連接,而是與配線層L3及配線層L4連接。具體而言,例如,第10圖所示的控制電路用之接地電位被供給的配線圖案WP5、及第12圖所示的功率電路用之接地電位被供給的接地配線圖案GWP2如第22圖(b)所示,僅在電容器CON的負極端子NTE進行針點連接。如此一來,若依照本實施形態,則可將功率電路的接地電位及控制電路的接地電位以高阻抗電性連接。
進一步,在本實施形態,例如,如第12圖所示,電容器CON的負極端子不與接地配線圖案GWP電性連接,而是與接地配線圖案GWP2電性連接之點,可帶來益處。原因在於,例如,在第12圖,從接地配線圖案GWP經由分流器電阻元件SR,負載電流流動到接地配線圖案GWP2。此時,負載電流流動到分流器電阻元件SR,使得在分流器電阻元件會產生SR電壓降下。也就是說,負載電流流動的話,相對於與電池的負極電性連接的「0V」之接地配線圖案GWP2,接地配線圖案GWP的電位會上升成為正電位。因此,例如,電容器CON的負極端子不與接地配線圖案GWP2電性連接,而是與接地配線圖案GWP電性連接時,與該電容器CON的負極端子電性連接的配線圖案WP5(配線層L3)之控制電路用的接地電位也會上升。也就是說,在功率電路的接地電位所產生的變動也會影響控制電路的接地電位。
相較之下,在本實施形態,例如,如第12圖所示,電容器CON的負極端子不與接地配線圖案GWP電性連接,而是與接地配線圖案GWP2電性連接。藉此,即使負載電流從接地配線圖案GWP經由分流器電阻元件SR流動到接地配線圖案GWP2時,與電池的負極電性連接的接地配線圖案GWP2之電位會維持「0V」。結果,若依照本實施形態,則即使負載電流流動,與電容器CON的負極端子電性連接的配線圖案WP5之控制電路用的接地電位不會上升。因此,從抑制控制電路用的接地電位之變動的觀點,將功率電路的接地電位、控制電路的接地電位以高阻抗電性連接,同時將電容器CON的負極端子不與接地配線圖案GWP電性連接,而是與接地配線圖案GWP2電性連接為有用。
<實施型態之效果的驗證> 接著,說明若依照本實施形態的電子裝置EA,則相較於習知產品具有優良效果的驗證結果。
第23圖為表示比較本實施形態的「電子裝置EA」及使用6層IVH基板的「測試品EB」之結果的圖表。特別是,在第23圖,表示比較反向器效率,並且比較高側用功率電晶體HQ的作動溫度與低側用功率電晶體LQ的作動溫度之結果。
首先,著眼於反向器效率的話,「電子裝置EA」的反向器效率為「89.6%」,而「測試品EB」的反向器效率為「88.6%」。因此,可得知「電子裝置EA」相較於「測試品EB」,反向器效率較佳。也就是說,從該結果得證,若依照本實施形態的「電子裝置EA」,則可謀求提升性能。
接著,著眼於高側用功率電晶體HQ之作動溫度的話,「電子裝置EA」的高側用功率電晶體HQ之作動溫度為「75.9℃」,而「測試品EB」的高側用功率電晶體HQ之作動溫度為「118.6℃」。因此,可得知「電子裝置EA」相較於「測試品EB」,高側用功率電晶體HQ的作動溫度較低。也就是說,由該結果得證,若依照本實施形態的「電子裝置EA」,則可謀求提升放熱特性。
同樣地,著眼於低側用功率電晶體LQ的作動溫度的話,「電子裝置EA」的低側用功率電晶體LQ之作動溫度為「96.8℃」,而「測試品EB」的低側用功率電晶體LQ之作動溫度為「125.6℃」。因此,可得知「電子裝置EA」相較於「測試品EB」,低側用功率電晶體LQ的作動溫度較低。也就是說,從該結果得證,若依照本實施形態的「電子裝置EA」,則可謀求提升放熱特性。
接著,第24圖係著眼於製造成本,表示比較使用本實施形態的「電子裝置EA」及6層IVH基板的「測試品EB」之結果的圖表。
如第24圖所示,可得知「電子裝置EA」的零件成本與「測試品EB」的零件成本並未大幅變化,而「電子裝置EA」的基板成本相較於「測試品EB」的基板成本,可實現大幅降低成本。結果,可得知可將「電子裝置EA」的零件成本與基板成本合併的總成本相較「測試品EB」的總成本大幅降低。由此得證,若依照本實施形態的「電子裝置EA」,則可謀求提升性能,並且可降低製造成本,而得到優異的效果。
以上,基於以上實施形態具體說明由本發明者完成的發明,但誠然本發明並不限於前述實施形態,只要在不脫離要旨的範圍即可進行各種變更。
AR‧‧‧區域
BAT‧‧‧電池組
BCAL、BCAL1、BCAL2‧‧‧電源纜線
CAL、CAL(U)、CAL(V)、CAL(W)‧‧‧纜線
CL‧‧‧芯層
CM‧‧‧導電性構件
CON‧‧‧電容器
CR、CR1、 CR2‧‧‧控制電路區域
CS‧‧‧殼體
CU‧‧‧電池組連結部
DT1A、DT1B、DT2A、DT2B、DT3A、DT3B‧‧‧汲極端子
EA‧‧‧電子裝置
EB‧‧‧測試品
GL、GL2‧‧‧接地線
GR‧‧‧閘極電阻元件
GT1A、GT1B、GT2A、GT2B、GT3A、GT3B‧‧‧閘極端子
GWP、GWP1、GWP2‧‧‧接地配線圖案
HM‧‧‧槌
HQ1、HQ2、 HQ3‧‧‧高側用功率電晶體
HS‧‧‧霍爾感測器
L1、L2、L3、L4‧‧‧配線層
LG1、LG2、LG3‧‧‧調節器
LQ1、LQ2、LQ3‧‧‧低側用功率電晶體
MCU‧‧‧微處理器
MOT‧‧‧馬達
MP1、MP2、MP3‧‧‧導體圖案
MR‧‧‧密封體
NTE‧‧‧負極端子
PD1、PD2、PD3‧‧‧預驅動器
PL‧‧‧電源線
PLG1、PLG2‧‧‧預浸材層
PM、PM1、PM1A、PM1B、PM2、PM2A、PM2B、PM3、PM3A、PM3B‧‧‧功率模組
PR1、PR2‧‧‧功率電路區域
PTE‧‧‧正極端子
PWP‧‧‧電源配線圖案
REG1、REG2‧‧‧調整器
SB‧‧‧感測器基板
SM‧‧‧焊材
SR‧‧‧分流器電阻元件
SRF‧‧‧防焊膜
ST1A、ST1B、ST2A、ST2B、ST3A、ST3B‧‧‧源極端子
TH‧‧‧熱敏電阻
TV1、TV2、TV3‧‧‧貫通孔
WB‧‧‧貫通基板
WP1、WP2、WP3、WP4、WP5、WP6、WP7、WP8‧‧‧配線圖案
100‧‧‧電動衝擊驅動器
【圖1】第1圖為表示應用實施型態的電子裝置之電動衝擊驅動器的示意構成之圖。 【圖2】第2圖為示意表示電子裝置與馬達的電性連接構成之圖。 【圖3】第3圖為表示實施型態的反向器之電路方塊構成的示意圖。 【圖4】第4圖為表示實施型態的電子裝置之示意安裝構成的圖。 【圖5】第5圖為從貫通基板的正面側觀看實施型態的電子裝置之立體圖。 【圖6】第6圖為從貫通基板的背面側觀看實施型態的電子裝置之立體圖。 【圖7】第7圖為示意表示實施型態的貫通基板之基本構成的圖。 【圖8】第8圖為表示實施型態的貫通基板之表面的配置之平面圖。 【圖9】第9圖為表示在第7圖所示的芯層之頂面形成的第2配線圖之配置圖案之平面圖。 【圖10】第10圖為表示在第7圖所示的芯層之底面形成的第3配線圖之配置圖案之平面圖。 【圖11】第11圖為表示實施型態的貫通基板之背面的配置之平面圖。 【圖12】第12圖為表示實施型態的功率電路區域之配置的平面圖。 【圖13】第13圖為表示在實施型態的貫通基板形成之貫通孔的示意剖面構造之圖。 【圖14】第14圖為表示在實施型態的貫通基板形成之貫通孔的示意剖面構造之圖。 【圖15】第15圖為表示在實施型態的貫通基板形成之貫通孔的示意剖面構造之圖。 【圖16】第16圖為第12圖的以A-A線切斷的剖面圖。 【圖17】第17圖為第12圖的以B-B線切斷的剖面圖。 【圖18】第18圖為第12圖的以C-C線切斷的剖面圖。 【圖19】第19圖為表示在貫通基板的表面載置功率模組的構成之剖面圖。 【圖20】第20圖為表示在貫通基板的背面載置功率模組的構成之剖面圖。 【圖21】第21圖(a)為表示在貫通基板的表面形成之第1配線層的圖,(b)為表示在第1配線層的下層形成之第2配線層的圖,(c)為表示在第2配線層的下層形成之第3配線層的圖,(d)為表示在貫通基板的背面形成之第4配線層的圖。 【圖22】第22圖(a)為表示電容器的示意構成之圖,(b)為示意表示將電容器載置在貫通基板的表面之情況的圖。 【圖23】第23圖為表示比較實施型態的電子裝置及使用6層IVH基板的測試品之結果的圖表。 【圖24】第24圖為著眼於製造成本,並且表示比較本實施型態的電子裝置及使用6層IVH基板的測試品之結果的圖表。

Claims (15)

  1. 一種電子裝置,具備: 貫通基板,具有尺寸相異的複數之貫通孔; 第1半導體裝置,配置在該貫通基板的背面,並包含功率電晶體; 第2半導體裝置,配置在該貫通基板之與該背面為相反側的正面,並包含控制該功率電晶體的控制電路, 該複數之貫通孔具有: 第1尺寸的第1貫通孔; 第2貫通孔,大於該第1尺寸,並可插入纜線;及 第3貫通孔,在其內部埋入導電性構件, 該第1半導體裝置具有: 控制用端子; 第1端子,其可與負載電性連接; 第2端子,其可與固定電位供給源電性連接, 該貫通基板具有: 該背面內的第1區域;及 該正面內的第2區域,其在俯視下與該第1區域重疊, 該第1半導體裝置被配置在該第1區域, 該第2半導體裝置被配置在該第2區域, 該第1半導體裝置的該控制用端子經由該第1貫通孔而與該第2半導體裝置電性連接, 該第1半導體裝置的該第1端子與該第2貫通孔電性連接, 該第3貫通孔在俯視下設置在與該第1區域重疊的位置。
  2. 如申請專利範圍第1項之電子裝置,其中 該功率電晶體具有閘極電極, 該第2半導體裝置為藉由使施加在該閘極電極的閘極電壓變化,而控制該功率電晶體的切換之預驅動器。
  3. 如申請專利範圍第1項之電子裝置,其中 在該貫通基板的該正面之該第2區域,設置有夾設於該第1貫通孔與該第2半導體裝置之間的閘極電阻元件。
  4. 如申請專利範圍第1項之電子裝置,其中 該貫通基板具有: 第1預浸材層; 芯層,其配置於該第1預浸材層的下層;及 第2預浸材層,其配置在該芯層的下層, 該複數之貫通孔各自貫通該第1預浸材層、該芯層與該第2預浸材層。
  5. 如申請專利範圍第4項之電子裝置,其中 該貫通基板具有: 第1配線層,形成於該第1預浸材層的頂面; 第2配線層,形成於該芯層的頂面; 第3配線層,形成於該芯層的底面;及 第4配線層,形成於該第2預浸材層的底面, 該第1配線層為構成該控制電路的控制電路用配線層, 該第2配線層為構成該控制電路的控制電路用配線層, 該第3配線層包含:功率電路用配線層,其構成對該負載供給電流的功率電路;及控制電路用配線層,其與該功率電路用配線層分離, 該第4配線層包含:功率電路用配線層,其構成該功率電路;及控制電路用配線層,其與該功率電路用配線層分離。
  6. 如申請專利範圍第5項之電子裝置,其中: 在俯視下,形成於該第3配線層的功率電路用配線層與形成於該第4配線層的功率電路用配線層,具有互相重疊的區域, 形成於該第3配線層的功率電路用配線層與形成於該第4配線層的功率電路用配線層,係藉由該第3貫通孔而連接。
  7. 如申請專利範圍第1項之電子裝置,其中 該電子裝置具有複數之該第1半導體裝置, 複數之該第1半導體裝置包含: 高側用第1半導體裝置;及 低側用第1半導體裝置, 在該貫通基板的該背面之該第2區域,配置: 電源配線圖案,其朝第1方向延伸; 接地配線圖案,其與該電源配線圖案分離,並且朝該第1方向延伸; 該第2貫通孔,其在與該第1方向交叉的第2方向,設置在該電源配線圖案與該接地配線圖案所夾持的位置; 該高側用第1半導體裝置,其在該第2方向,設置在該電源配線圖案與該第2貫通孔所夾持的位置;及 該低側用第1半導體裝置,其在該第2方向,設置在該第2貫通孔與該接地配線圖案所夾持的位置; 該高側用第1半導體裝置的第1端子與該第2貫通孔電性連接, 該高側用第1半導體裝置的第2端子與該電源配線圖案電性連接, 該低側用第1半導體裝置的第1端子與該第2貫通孔電性連接, 該低側用第1半導體裝置的第2端子與該接地配線圖案電性連接。
  8. 如申請專利範圍第7項之電子裝置,其中 在該貫通基板的該背面之該第2區域,形成有: 導體圖案;及 電阻元件,其被連接在該導體圖案與該接地配線圖案之間, 該電源配線圖案構成為可與蓄電裝置的正極電性連接, 該導體圖案構成為可與該蓄電裝置的負極電性連接。
  9. 如申請專利範圍第8項之電子裝置,其中 該電阻元件為用於檢測過電流的分流器電阻元件。
  10. 如申請專利範圍第8項之電子裝置,其中 在該貫通基板的該正面,載置具有正極端子與負極端子的電容器, 該電容器的該正極端子貫通該貫通基板,並且與在該貫通基板的該背面形成的該電源配線圖案連接, 該電容器的該負極端子貫通該貫通基板,並且與在該貫通基板的該背面形成的該導體圖案連接。
  11. 如申請專利範圍第10項之電子裝置,其中 該貫通基板具有: 第1預浸材層; 芯層,其配置在該第1預浸材層的下層;及 第2預浸材層,其配置在該芯層的下層, 該貫通基板具有: 第1配線層,形成於該第1預浸材層的頂面; 第2配線層,形成於該芯層的頂面; 第3配線層,形成於該芯層的底面;及 第4配線層,形成於該第2預浸材層的底面, 在該第3配線層,形成有控制電路用接地配線圖案, 在該第4配線層,形成有該導體圖案, 該控制電路用接地配線圖案,藉由該電容器的該負極端子而與該導體圖案電性連接。
  12. 如申請專利範圍第4項之電子裝置,其中 該芯層的厚度比該第1預浸材層的厚度更厚, 該芯層的厚度比該第2預浸材層的厚度更厚。
  13. 如申請專利範圍第1項之電子裝置,其中 該貫通基板的該正面為插入該纜線之側的面, 該貫通基板的該背面為焊接該纜線之側的面。
  14. 如申請專利範圍第1項之電子裝置,其中 該電子裝置構成為可與馬達連接, 該電子裝置為驅動該馬達的反向器之構成要素。
  15. 如申請專利範圍第1項之電子裝置,其中 該功率電晶體為功率MOSFET。
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