WO2021033600A1 - 制御モジュールおよび半導体装置 - Google Patents

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terminal
control module
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switching element
power supply
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幸太郎 柴田
秀喜 澤田
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ローム株式会社
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    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections

Definitions

  • the present disclosure relates to a control module and a semiconductor device including the control module.
  • Patent Document 1 discloses a power device including a power module and a control module.
  • the power module includes a power semiconductor element (switching element) and a case in which the power semiconductor element is housed.
  • the control module is mounted on the power module and controls the switching operation of the power semiconductor element.
  • One object of the present disclosure is to provide a more preferable control module for controlling the power module. Another object of the present disclosure is to provide a semiconductor device including such a control module.
  • the control module provided by the first aspect of the present disclosure includes a plurality of electronic components for controlling a power module including a main body and a power supply terminal, and the plurality of electronic components arranged on the power module in the first direction. It is provided with a circuit board on which the electronic components of the above are mounted, and a connection terminal that conducts to the power supply terminal and is formed on the circuit board. A power supply voltage is applied to the power supply terminal from an external power source, the circuit board includes a protrusion protruding from the main body when viewed in the first direction, and the connection terminal is the protrusion. Is located in.
  • the semiconductor device provided by the second aspect of the present disclosure includes a control module provided by the first aspect and the power module.
  • control module for controlling a power module. Further, it is possible to provide a semiconductor device including such a control module.
  • control module of the present disclosure controls a power module used in a power converter such as an inverter or a converter.
  • a semiconductor device including a power module and a control module will be described as an example.
  • the semiconductor device A1 of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 17.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a circuit configuration of the semiconductor device A1. As shown in FIG. 1, the semiconductor device A1 includes a power module PM and a control module CM1.
  • the power module PM is controlled by the control module CM1 and converts an input voltage into a predetermined output voltage.
  • the power module PM receives a DC voltage from a DC power supply, converts the DC voltage into an AC voltage, and outputs the DC voltage.
  • the power module PM includes a switching circuit SW in its circuit configuration.
  • the circuit configuration of the power module PM shown in FIG. 1 is an example, and the present disclosure is not limited thereto.
  • the switching circuit SW includes two switching elements Q1 and Q2. Diodes (not shown) are connected in antiparallel to each of the switching elements Q1 and Q2. In other examples, these diodes may be absent.
  • the switching elements Q1 and Q2 are, for example, MOSFETs.
  • the switching elements Q1 and Q2 are not limited to MOSFETs, and may be other transistors such as IGBTs and bipolar transistors.
  • the main constituent materials of the switching elements Q1 and Q2 are, for example, SiC (silicon carbide).
  • the constituent material is not limited to SiC, and may be Si (silicon), GaN (gallium nitride), GaAs (gallium arsenide), or the like.
  • the switching elements Q1 and Q2 include a drain terminal, a source terminal, and a gate terminal, respectively.
  • each switching element Q1 and Q2 is an IGBT, it includes a collector terminal instead of a drain terminal and an emitter terminal instead of a source terminal.
  • each switching element Q1 and Q2 further includes a current sense terminal, but the present disclosure is not limited thereto.
  • the drain terminal of the switching element Q1 is connected to the terminal P.
  • the terminal P is connected to a connection line on the high potential side of an external DC power supply (not shown).
  • the source terminal of the switching element Q1 is connected to the drain terminal of the switching element Q2.
  • the connection points between the source terminal of the switching element Q1 and the drain terminal of the switching element Q2 are connected to the two terminals O1 and O2.
  • only one terminal may be provided, or three or more terminals may be provided.
  • the source terminal of the switching element Q2 is connected to the terminal N.
  • the terminal N is connected to the connection line on the low potential side of the external DC power supply.
  • two switching elements Q1 and Q2 are connected in series, with the switching element Q1 as the upper arm and the switching element Q2 as the lower arm.
  • Each gate terminal of the switching elements Q1 and Q2 is connected to the control module CM1.
  • the control module CM1 controls the drive of the power module PM (particularly, the switching elements Q1 and Q2).
  • the control module CM1 operates by the electric power supplied from the DC power supply DC shown in FIG.
  • the power module PM controlled by the control module CM1 converts the input voltage (power supply voltage) from the external DC power supply connected to the two terminals P and N into a predetermined voltage, and converts the converted voltage into two. Output from terminals O1 and O2.
  • the control module CM1 includes an upper arm drive circuit 10A, a lower arm drive circuit 20A, and a common circuit 30A.
  • the upper arm drive circuit 10A controls the drive of the switching element Q1 which is the upper arm.
  • the upper arm drive circuit 10A switches the switching element Q1 between on (conducting state) and off (blocking state) by inputting a drive signal to the gate terminal of the switching element Q1.
  • the lower arm drive circuit 20A controls the drive of the switching element Q2, which is the lower arm.
  • the lower arm drive circuit 20A switches the switching element Q2 between on (conducting state) and off (blocking state) by inputting a drive signal to the gate terminal of the switching element Q2.
  • FIG. 2 shows a detailed circuit configuration of the upper arm drive circuit 10A.
  • the upper arm drive circuit 10A includes an insulated power supply unit 11, a gate driver unit 12, a pre-driver unit 13, a surge protection unit 14, a short-circuit protection unit 15, a secondary power supply unit 16, and a voltage protection unit 17.
  • FIG. 3 shows a detailed circuit configuration of the lower arm drive circuit 20A.
  • the lower arm drive circuit 20A includes an insulated power supply unit 21, a gate driver unit 22, a pre-driver unit 23, a surge protection unit 24, a short-circuit protection unit 25, a secondary power supply unit 26, and a voltage protection unit 27. Includes.
  • the insulated power supply units 11 and 21 generate each drive power of the upper arm drive circuit 10A and the lower arm drive circuit 20A, respectively.
  • the insulated power supply unit 11 includes an isolation transformer 111 and a power supply IC 112, and the insulated power supply unit 21 includes an isolation transformer 211 and a power supply IC 212.
  • the isolation transformers 111, 211 respectively, perform transformation and insulate the input side and the output side, respectively.
  • the power supply ICs 112 and 212 are arranged on the input side of the isolation transformers 111 and 211 (left side of FIGS.
  • the gate driver units 12 and 22 generate control signals for controlling each drive of the switching element Q1 of the upper arm and the switching element Q2 of the lower arm, respectively.
  • the gate driver unit 12 includes a control IC 121
  • the gate driver unit 22 includes a control IC 221.
  • the control ICs 121 and 221 are dedicated ICs for controlling the drive of the switching elements Q1 and Q2, respectively.
  • the control ICs 121 and 221 are, for example, insulated gate driver ICs, and are insulated inside the control ICs 121 and 221 respectively.
  • Each of the control ICs 121 and 221 has a built-in mirror clamp circuit. Instead of this, a mirror clamp circuit may be provided outside the control ICs 121 and 221.
  • the pre-driver units 13 and 23 convert the control signals generated by the gate driver units 12 and 22, respectively, into signals (drive signals) suitable for input to the gate terminals of the switching elements Q1 and Q2, respectively. Then, the converted signal (drive signal) is output to the switching elements Q1 and Q2.
  • the pre-driver section 13 includes a current limiting circuit 131, transistors 132, 133 and a plurality of bias capacitors 134, 135, and the pre-driver section 23 includes a current limiting circuit 231, transistors 232, 233 and a plurality of bias capacitors 234. 235 is included.
  • the current limiting circuits 131 and 231 are connected to the gate terminals of the switching elements Q1 and Q2. Both the current limiting circuits 131 and 231 are composed of a combination of a plurality of diodes and a plurality of resistors as shown in FIGS. 2 and 3.
  • the current limiting circuits 131 and 231 adjust the switching speeds of the switching elements Q1 and Q2 by adjusting the resistance values of the plurality of resistors. In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, by using a diode, the switching speeds of the switching elements Q1 and Q2 when they are on and when they are off can be individually adjusted.
  • the current limiting circuits 131 and 231 are not limited to the configuration in which a plurality of diodes and a plurality of resistors are combined, and may be configured by only a plurality of resistors or only a single resistor.
  • Transistors 132 and 133 are elements for switching on and off of the switching element Q1.
  • the transistors 132 and 133 are controlled to be switched on and off by the control IC 121.
  • the transistors 132 and 133 are, for example, bipolar transistors as shown in FIG. 2, but may be other transistors.
  • the transistor 132 is on and the transistor 133 is off, the potential of the gate terminal of the switching element Q1 is raised to raise the gate voltage. As a result, the switching element Q1 is turned on.
  • the transistor 132 is off and the transistor 133 is on, the potential of the gate terminal of the switching element Q1 is lowered to lower the gate voltage. As a result, the switching element Q1 is turned off.
  • Transistors 232 and 233 are elements for switching on and off of the switching element Q2.
  • the transistors 232 and 233 are controlled to be switched on and off by the control IC 221.
  • the transistors 232 and 233 are, for example, bipolar transistors as shown in FIG. 3, but are not limited to these, and may be other transistors.
  • the transistor 232 is on and the transistor 233 is off, the potential of the gate terminal of the switching element Q2 is raised to raise the gate voltage. As a result, the switching element Q2 is turned on.
  • the transistor 232 is off and the transistor 233 is on, the potential of the gate terminal of the switching element Q2 is lowered to lower the gate voltage. As a result, the switching element Q2 is turned off.
  • the bias capacitors 134 and 234 supply currents on the positive bias side, respectively.
  • the bias capacitors 135 and 235 each supply a current on the negative bias side.
  • a resistor may be used instead of the bias capacitors 135 and 235.
  • the transistor 132 is on and the transistor 133 is off. At this time, a current flows from the source terminal of the switching element Q1 to the gate terminal of the switching element Q1 through the bias capacitor 134, the transistor 132, and the current limiting circuit 131 (the diode on the upper side of FIG. 2 and a plurality of resistors). ..
  • the transistor 132 is off and the transistor 133 is on. At this time, a current flows from the gate terminal of the switching element Q1 to the source terminal of the switching element Q1 through the current limiting circuit 131 (the diode and the plurality of resistors on the lower side of FIG. 2), the transistor 133, and the bias capacitor 135. It flows. The same applies to the pre-driver unit 23.
  • the surge protection units 14 and 24 are for protecting the gate terminals of the switching elements Q1 and Q2 from the surge voltage, respectively.
  • the short-circuit protection units 15 and 25 are for short-circuit protection in the switching elements Q1 and Q2, respectively.
  • the short-circuit protection unit 15 includes two diodes 151 as shown in FIG. 2, and the short-circuit protection unit 25 includes two diodes 251 as shown in FIG.
  • the number of the diodes 151 and 251 is not limited to two, and may be one or three or more.
  • the terminal voltage on the anode side of the two diodes 151 is divided by the two resistors R1, and the divided voltage is input to the SCPIN terminal of the control IC 121.
  • the terminal voltage on the anode side of the two diodes 251 is divided by the two resistors R2, and the divided voltage is input to the SCPIN terminal of the control IC 221.
  • Each control IC 121,221 detects a short circuit by the voltage input to the SCPIN terminal. For example, when a short circuit occurs in the switching elements Q1 and Q2, a large current flows through the switching elements Q1 and Q2. At this time, the terminal voltage on the anode side of the short-circuit protection portions 15 and 25 rises. Therefore, the control ICs 121 and 221 can detect an overcurrent of the switching elements Q1 and Q2, that is, a short circuit by monitoring the value of the voltage input to the SCPIN terminal.
  • the secondary power supply units 16 and 26 are provided in the subsequent stages (right side of FIGS. 2 and 3) of the insulated power supply units 11 and 21, respectively.
  • the secondary power supply units 16 and 26 convert the outputs of the insulated power supply units 11 and 21, respectively, into appropriate voltages.
  • the secondary power supply unit 16 includes the LDO 161 as shown in FIG. 2, and the secondary power supply unit 26 includes the LDO 261 as shown in FIG. LDO161,261 are low dropout linear regulators, respectively.
  • the voltage protection units 17 and 27 monitor overvoltage and undervoltage, respectively, to protect the power supply.
  • the voltage protection units 17 and 27 forcibly shut down the control ICs 121 and 221 when an overvoltage and an undervoltage occur.
  • the voltage protection unit 17 includes a plurality of comparators 171 as shown in FIG. 2, and the voltage protection unit 27 includes a plurality of comparators 271 as shown in FIG.
  • the common circuit 30A is a circuit portion commonly used in the upper arm drive circuit 10A and the lower arm drive circuit 20A in the control module CM1.
  • FIG. 4 shows a detailed circuit configuration of the common circuit 30A. As shown in FIG. 4, the common circuit 30A includes an input filter unit 31, a primary power supply unit 32, and a logic circuit unit 33.
  • the input filter unit 31 stabilizes the DC voltage VCS supplied from the DC power supply DC.
  • the primary side power supply unit 32 is arranged in the subsequent stage (right side of FIG. 4) of the input filter unit 31.
  • the primary power supply unit 32 converts the output of the input filter unit 31 into an appropriate voltage.
  • the primary power supply unit 32 includes the LDO 321 as shown in FIG.
  • the LDO321 is a low dropout linear regulator.
  • the primary power supply unit 32 functions as a power source for the logic circuit unit 33 and the like.
  • the logic circuit unit 33 receives an enable signal, a fault signal from the upper arm drive circuit 10A, a fault signal from the lower arm drive circuit 20A, and the like. Based on the input signal, the logic circuit unit 33 stops the lower arm drive circuit 20A, for example, when the upper arm drive circuit 10A becomes abnormal. The reverse is also true.
  • the plurality of terminal CPs are external terminals for inputting the operating power and the input signal to the control module CM1.
  • the plurality of terminal CPs are a part of the connector CNT1 described later.
  • the z direction corresponds to the thickness direction in the semiconductor device A1.
  • the z-direction view is also called a plan view.
  • the semiconductor device A1 includes a power module PM and a control module CM1 in its device structure, similar to the circuit configuration shown in FIG.
  • the device structures of the power module PM and the control module CM1 will be described, and then the device structure of the semiconductor device A1 will be described.
  • FIG. 5 to 7 show the device structure of the power module PM.
  • FIG. 5 is a plan view showing the power module PM.
  • FIG. 6 is a front view showing the power module PM.
  • FIG. 7 is a side view (right side view) showing the power module PM.
  • the power module PM includes a plurality of power terminals 511 to 514, a plurality of signal terminals 52, a case 53, and a top plate 54. Switching elements Q1 and Q2 are built in the power module PM.
  • the two power terminals 511, 512 are, for example, power terminals to which a power supply voltage is input.
  • an external power supply (not shown) is connected to the two power terminals 511 and 512, and a power supply voltage from the external power supply is applied between the power terminal 511 and the power terminal 512.
  • the power terminal 511 is connected to the connection terminal on the high potential side of the external power supply, and the power terminal 512 is connected to the connection terminal on the low potential side of the external power supply.
  • the power terminal 511 is connected to the drain terminal of the switching element Q1 inside the power module PM, and the power terminal 512 is connected to the source terminal of the switching element Q2 inside the power module PM.
  • the power terminal 511 is a positive electrode (P terminal) of the power module PM, and the power terminal 512 is a negative electrode (N terminal) of the power module PM.
  • the power terminal 511 corresponds to the terminal P in the circuit configuration shown in FIG. 1, and the power terminal 512 corresponds to the terminal N in the circuit configuration shown in FIG.
  • the two power terminals 511 and 512 are supported by the case 53.
  • the constituent materials of the power terminals 511 and 512 are, for example, copper thin plates.
  • the surface of this thin metal plate may be nickel-plated.
  • the two power terminals 511 and 512 are separated from each other in the y direction and are aligned in the y direction (aligned with each other along the y direction).
  • Each power terminal 511, 512 has the same shape (or substantially the same shape; the same applies hereinafter).
  • Each power terminal 511 and 512 is provided with a connection hole that is exposed to the outside and penetrates in the z direction. A fastening member such as a bolt is inserted into the connection hole.
  • the two power terminals 513 and 514 are output terminals to which a predetermined voltage is output, for example.
  • an external load (motor or the like) of the semiconductor device A1 is connected to the two power terminals 513 and 514.
  • the two power terminals 513 and 514 output the power supply voltage (output voltage) converted by the switching elements Q1 and Q2.
  • Each of the two power terminals 513 and 514 conducts to the connection point between the source terminal of the switching element Q1 and the drain terminal of the switching element Q2.
  • the power terminal 513 corresponds to the terminal O1 in the circuit configuration shown in FIG. 1, and the power terminal 514 corresponds to the terminal O2 in the circuit configuration shown in FIG.
  • the two power terminals 513 and 514 are supported by the case 53.
  • the constituent materials of the power terminals 513 and 514 are the same thin metal plates as the power terminals 511 and 512, respectively.
  • the surface of this thin metal plate may be nickel-plated.
  • the two power terminals 513 and 514 are located on opposite sides of the power terminals 511 and 512 in the x direction with reference to the auxiliary line AL1.
  • the two power terminals 513 and 514 are separated from each other in the y direction and are arranged in the y direction.
  • the two power terminals 513 and 514 have the same shape.
  • Each power terminal 513, 514 is provided with a connection hole that is exposed to the outside and penetrates in the z direction. A fastening member such as a bolt is inserted into the connection hole.
  • the power module PM includes two power terminals 513 and 514, but only one power terminal may be provided to correspond to these.
  • the plurality of signal terminals 52 are input terminals or output terminals for various signals for controlling the switching elements Q1 and Q2 of the power module PM.
  • the plurality of signal terminals 52 include a pair of gate signal terminals 521A and 521B, a pair of source sense signal terminals 522A and 522B, and a pair of current sense signal terminals 523A and 523B.
  • the pair of gate signal terminals 521A and 521B are one element of the external connection terminals of the power module PM.
  • the pair of gate signal terminals 521A and 521B are connected to the control module CM1.
  • the pair of gate signal terminals 521A and 521B are supported by the case 53.
  • a part of the pair of gate signal terminals 521A and 521B is exposed to the outside of the power module PM, and the exposed part protrudes from the top plate 54 in the z2 direction.
  • the pair of gate signal terminals 521A and 521B are, for example, copper metal rods.
  • the surface of this metal rod is tin-plated. Nickel plating may be applied between the surface of the metal rod and the tin plating.
  • the gate signal terminal 521A is conducting to the gate terminal of the switching element Q1, and the gate signal terminal 521B is conducting to the gate terminal of the switching element Q2.
  • the gate signal terminal 521A corresponds to the terminal G1 in the circuit configuration shown in FIG. 1, and the gate signal terminal 521B corresponds to the terminal G2 in the circuit configuration shown in FIG.
  • the pair of source sense signal terminals 522A and 522B are one element of the external connection terminals of the power module PM.
  • the pair of source sense signal terminals 522A and 522B are connected to the control module CM1.
  • the pair of source sense signal terminals 522A and 522B are supported by the case 53.
  • the pair of source sense signal terminals 522A and 522B project in the z direction in the same manner as the pair of gate signal terminals 521A and 521B, respectively.
  • Both the pair of source sense signal terminals 522A and 522B are composed of metal rods based on the same constituent materials as the pair of gate signal terminals 521A and 521B.
  • Both the shapes of the pair of source sense signal terminals 522A and 522B are the same as the shapes of the pair of gate signal terminals 521A and 521B.
  • the source sense signal terminal 522A is conducting to the source terminal of the switching element Q1, and the source sense signal terminal 522B is conducting to the source terminal of the switching element Q2.
  • the source sense signal terminal 522A corresponds to the terminal SS1 in the circuit configuration shown in FIG. 1, and the source sense signal terminal 522B corresponds to the terminal SS2 in the circuit configuration shown in FIG.
  • the pair of current sense signal terminals 523A and 523B are one element of the external connection terminals of the power module PM.
  • the pair of current sense signal terminals 523A and 523B are connected to the control module CM1.
  • the pair of current sense signal terminals 523A and 523B are supported by the case 53.
  • the pair of current sense signal terminals 523A and 523B project in the z direction in the same manner as the pair of gate signal terminals 521A and 521B, respectively.
  • Both the pair of current sense signal terminals 523A and 523B are composed of metal rods based on the same constituent materials as the pair of gate signal terminals 521A and 521B.
  • Both the shapes of the pair of current sense signal terminals 523A and 523B are the same as the shapes of the pair of gate signal terminals 521A and 521B.
  • the current sense signal terminal 523A is conducting to the current sense terminal of the switching element Q1, and the current sense signal terminal 523B is conducting to the current sense terminal of the switching element Q2.
  • the current sense signal terminal 523A corresponds to the terminal S1 in the circuit configuration shown in FIG. 1, and the current sense signal terminal 523B corresponds to the terminal S2 in the circuit configuration shown in FIG.
  • the current sense signal terminals 523A and 523B are non-connection terminals (NC terminals) that do not conduct to the switching elements Q1 and Q2, respectively.
  • the current sense signal terminals 523A and 523B may not be provided.
  • the gate signal terminal 521A, the source sense signal terminal 522A, and the current sense signal terminal 523A are separated from each other in the x direction and extend in parallel with each other.
  • the gate signal terminal 521A, the source sense signal terminal 522A, and the current sense signal terminal 523A are arranged near the edge of the power module PM on the y2 direction side. These are located on the x2 direction side of the center of the case 53 in the x direction (see the auxiliary line AL1 in FIG. 5).
  • the gate signal terminal 521B, the source sense signal terminal 522B, and the current sense signal terminal 523B are separated from each other in the x direction and extend in parallel with each other.
  • the gate signal terminal 521B, the source sense signal terminal 522B, and the current sense signal terminal 523B are arranged near the edge of the power module PM on the y2 direction side. These are located on the x1 direction side of the center of the case 53 in the x direction (see the auxiliary line AL1 in FIG. 5).
  • the pair of gate signal terminals 521A and 521B, the pair of source sense signal terminals 522A and 522B, and the pair of current sense signal terminals 523A and 523B overlap each other when viewed in the x direction.
  • the case 53 is an electrically insulating member, and is made of a synthetic resin having electrical insulation and excellent heat resistance, such as PPS (polyphenylene sulfide).
  • the case 53 includes a main body 531 and a plurality of terminal blocks 532.
  • the main body 531 is a container that surrounds the switching elements Q1 and Q2.
  • the main body 531 has a rectangular shape in a plan view.
  • the main body 531 supports a plurality of signal terminals 52.
  • the plurality of terminal blocks 532 support a plurality of power terminals 511 to 514.
  • Each power terminal 51 is mounted on each terminal block 532.
  • the terminal block 532 that supports the power terminal 511 and the terminal block 532 that supports the power terminal 512 extend in the x2 direction from the end edge of the main body 531 on the x2 direction side.
  • the terminal block 532 that supports the power terminal 513 and the terminal block 532 that supports the power terminal 514 extend in the x1 direction from the edge of the main body 531 on the x1 direction side.
  • a nut NT is arranged inside each terminal block 532.
  • the screw holes of each nut NT are connected to the connection holes formed in each power terminal 51.
  • the fastening member inserted into the connection hole of each power terminal 511 to 514 is fixed by being fitted to each nut NT.
  • a plurality of mounting holes 533 and a plurality of mounting holes 534 are formed in the case 53.
  • the plurality of mounting holes 533 are used when mounting the control module CM1 on the power module PM.
  • a plurality of mounting holes 533 are formed at each of the four corners of the main body portion 531.
  • the plurality of mounting holes 534 are used when mounting the power module PM on the support member or the heat radiating member.
  • the plurality of mounting holes 534 are provided between the terminal block 532 that supports the power terminal 511 and the terminal block 532 that supports the power terminal 512, and the terminal block 532 that supports the power terminal 513 and the electric power.
  • One each is formed between the terminal block 532 that supports the terminal 514.
  • the top plate 54 closes the internal area of the power module PM formed by the case 53. Like the case 53, the top plate 54 is made of a synthetic resin having electrical insulation.
  • the control module CM1 is mounted on the top plate 54.
  • FIG. 8 to 16 show the device structure of the control module CM1.
  • FIG. 8 is a plan view showing the device structure of the control module CM1.
  • the control module CM1 includes a connection terminal TM, a circuit board 60, and a plurality of electronic components in its device structure.
  • the wirings (wiring patterns 61 to 63 described later) formed on the circuit board 60 are mixed with those shown in black and those shown in outline lines.
  • connection terminal TM is formed on the circuit board 60.
  • a power line such as a wire harness is connected to the connection terminal TM, and the connection terminal TM conducts to the power terminal 511 of the power module PM via the power line.
  • the connection terminal TM is, for example, a screw terminal formed (mounted) on the circuit board 60. As shown in FIG. 8, the connection terminal TM is located on the x2 direction side and the y2 direction side of the circuit board 60.
  • the connection terminal TM is not limited to the screw terminal, and may be a through hole penetrating the circuit board 60, an electrode pad (for example, made of solder) on the circuit board 60, or the like.
  • the circuit board 60 has a rectangular shape in a plan view.
  • the circuit board 60 has a pair of first edge edges 60a each extending in the x direction and a pair of second edge edges 60b each extending in the y direction in a plan view. Each first edge 60a is longer than each second edge 60b.
  • the circuit board 60 includes recesses 60c recessed inward from each second edge 60b in a plan view. In the example shown in FIG. 8, each recess 60c is a recess defined by an arcuate edge in a plan view.
  • the circuit board 60 is a multilayer board.
  • the number of layers of the circuit board 60 is not particularly limited, but in this example, it is 6 layers.
  • the circuit board 60 includes a plurality of wiring layers Ly1 to Ly6 laminated with each other via an insulating layer.
  • Each of the wiring layers Ly1 to Ly6 includes a plurality of wiring patterns 61 to 63 separated from each other in a plan view.
  • each wiring layer Ly1 to Ly6 includes a plurality of wiring patterns 61 to 63.
  • each wiring pattern 61 to 63 is painted in black.
  • each wiring pattern 61 to 63 is painted in black and shown by an outline line is mixed.
  • the plurality of wiring patterns 61 to 63 are conduction paths of a plurality of electronic components.
  • the plurality of wiring patterns 61 to 63 are arranged apart from each other. As shown in FIGS. 9 to 14, each wiring pattern 61 to 63 is formed so as to span the plurality of wiring layers Ly1 to Ly6.
  • Each of the wiring patterns 61 to 63 formed in each of the plurality of wiring layers Ly1 to Ly6 is conducted by, for example, a via electrode penetrating the insulating layer.
  • each wiring pattern 61 to 63 is a solid pattern.
  • the solid pattern can be connected to the ground, for example, and can function as an electromagnetic shield.
  • the wiring pattern 61 and the wiring pattern 62 are arranged in the x direction in a plan view.
  • the wiring pattern 61 is located on the x2 direction side of the wiring pattern 62.
  • the wiring pattern 63 is aligned with each of the wiring pattern 61 and the wiring pattern 62 in the y direction in a plan view.
  • the wiring pattern 61 and the wiring pattern 62 are located on the y2 direction side of the wiring pattern 63, respectively.
  • the wiring pattern 63 is connected in the y direction from one of the pair of second end edges 60b to the other in a plan view.
  • the wiring pattern 63 has a rectangular shape that is long in the y direction in a plan view.
  • the wiring patterns 61 to 63 formed in each of the plurality of wiring layers Ly1 to Ly6 are formed in substantially the same region for each wiring pattern in a plan view.
  • the wiring patterns 61 (six wiring patterns 61) formed in the wiring layers Ly1 to Ly6 are formed in substantially the same region (“first pattern region F1”) in a plan view.
  • the six wiring patterns 62 are formed in different substantially the same regions (“second pattern region F2”) in the plan view
  • the six wiring patterns 63 are yet another substantially the same in the plan view. It is formed in a region (“third pattern region F3”).
  • the first pattern region F1, the second pattern region F2, and the third pattern region F3 are shown by thick broken lines, respectively.
  • the circuit board 60 includes a plurality of insulating regions 65 to 68 in a plan view.
  • the plurality of insulating regions 65 to 68 are regions formed by separating the wiring patterns 61 to 63 from each other.
  • the insulating region 65 is arranged between the wiring pattern 61 and the wiring pattern 62.
  • the insulating region 66 is arranged between the wiring pattern 61 and the wiring pattern 63.
  • the insulating region 67 is arranged between the wiring pattern 62 and the wiring pattern 63.
  • the insulating region 68 is arranged around the connection terminal TM in a plan view.
  • the insulating region 68 is formed in a radius of at least about 9 mm with respect to the center of the connection terminal TM in a plan view.
  • the insulating regions 65 to 68 are formed in the wiring layers Ly1 to Ly6.
  • the insulating regions 65 to 68 in the plurality of wiring layers Ly1 to Ly6 overlap each other in a plan view.
  • the insulating region 65, the insulating region 66 and the insulating region 67 are connected to each other.
  • the composite region formed by the insulating region 66 and the insulating region 67 is connected in the x direction from one of the pair of second end edges 60b of the circuit board 60 to the other.
  • the insulating region 65 is connected in the y direction from the first edge 60a on the x2 direction side of the circuit board 60 to the composite region.
  • the insulating region 65 extends in the y direction in a plan view. A part of the insulating region 65 is bent.
  • the circuit board 60 is formed with a plurality of terminal connection portions 70.
  • Each of the plurality of terminal connection portions 70 includes a through hole penetrating the circuit board 60 in the z direction.
  • Each signal terminal 52 of the power module PM is inserted through this through hole.
  • the plurality of terminal connection portions 70 include a pair of gate connection portions 71A and 71B, a pair of source sense connection portions 72A and 72B, and a pair of current sense connection portions 73A and 73B.
  • the gate connection 71A, the source sense connection 72A, and the current sense connection 73A are collectively referred to as the upper arm terminal connection 70A, and the gate connection 71B, the source sense connection 72B, and the current sense connection 73B are combined and lowered. It is called an arm terminal connection portion 70B.
  • the insulating region 65 is bent in the region of the circuit board 60 on the y2 direction side of the upper arm terminal connecting portion 70A and the lower arm terminal connecting portion 70B.
  • the gate signal terminal 521A is inserted through the gate connection portion 71A and conducts to the gate terminal of the switching element Q1.
  • the gate connection portion 71A conducts to the wiring pattern 61.
  • a gate signal terminal 521B is inserted through the gate connection portion 71B, and the gate connection portion 71B conducts to the gate terminal of the switching element Q2.
  • the gate connection portion 71B conducts to the wiring pattern 62.
  • the source sense signal terminal 522A is inserted into the source sense connection portion 72A and conducts to the source terminal of the switching element Q1.
  • the source sense connection portion 72A conducts to the wiring pattern 61.
  • the source sense signal terminal 522B is inserted into the source sense connection portion 72B and conducts to the source terminal of the switching element Q2.
  • the source sense connection portion 72B conducts to the wiring pattern 62.
  • the current sense signal terminal 523A is inserted into the current sense connection portion 73A, and the current sense connection portion 73A conducts to the current sense terminal of the switching element Q1.
  • the current sense connection portion 73A conducts to the wiring pattern 61.
  • the current sense signal terminal 523B is inserted into the current sense connection portion 73B, and the current sense connection portion 73B conducts to the current sense terminal of the switching element Q2.
  • the current sense connection portion 73B conducts to the wiring pattern 62.
  • the gate connection portion 71A, the source sense connection portion 72A, and the current sense connection portion 73A are arranged in the x direction.
  • the gate connection portion 71A and the current sense connection portion 73A are located on opposite sides of the source sense connection portion 72A.
  • the gate connection portion 71A is located on the x2 direction side of the source sense connection portion 72A, and the current sense connection portion 73A is located on the x1 direction side of the source sense connection portion 72A.
  • the gate connection portion 71B, the source sense connection portion 72B, and the current sense connection portion 73B are arranged in the x direction.
  • the gate connection portion 71B and the current sense connection portion 73B are located on opposite sides of the source sense connection portion 72B.
  • the gate connection portion 71B is located on the x1 direction side of the source sense connection portion 72B, and the current sense connection portion 73B is located on the x2 direction side of the source sense connection portion 72B.
  • the upper arm terminal connection portion 70A is located on the x2 direction side of the center of the circuit board 60 in the x direction (see the auxiliary line AL2 in FIG. 8).
  • the lower arm terminal connection portion 70B is located on the x1 direction side of the center of the circuit board 60 in the x direction (see the auxiliary line AL2 in FIG. 8).
  • the upper arm terminal connection portion 70A and the lower arm terminal connection portion 70B are located on the y2 direction side of the center of the circuit board 60 in the y direction (see the auxiliary line AL3 in FIG. 8).
  • FIG. 15 shows the component layout on the circuit board 60. In FIG. 15, each wiring pattern 61 to 63 is omitted.
  • FIG. 16 shows the relationship between the component layout and the wiring layout. In FIG. 16, a plurality of electronic components are shown by imaginary lines (broken lines).
  • the plurality of electronic components include the connector CNT1, the first component group, the second component group, and the third component group.
  • the connector CNT1 is a hardware interface for inputting the power and input signals required for the operation of each electronic component to the control module CM1.
  • the connector CNT1 is mounted on the z2 direction side of the circuit board 60.
  • the connector CNT1 is a rectangular parallelepiped and has a rectangular shape extending in the x direction in a plan view. As shown in FIGS. 15 and 16, the connector CNT1 is arranged so that its long side direction is the same as the long side direction of the circuit board 60.
  • the insertion port of the connector CNT1 faces upward (z2 direction), for example.
  • the connector CNT1 is arranged on the third pattern area F3 and is joined to the wiring pattern 63.
  • the connector CNT 1 and the insulating region 65 are aligned in the y direction.
  • the first component group is a collection of a plurality of electronic components constituting the upper arm drive circuit 10A shown in FIG. As shown in FIGS. 15 and 16, some of the electronic components of the first component group are arranged in the first pattern region F1 and conduct with the wiring pattern 61.
  • the second component group is a collection of a plurality of electronic components constituting the lower arm drive circuit 20A shown in FIG. As shown in FIGS. 15 and 16, a part of the second component group is arranged in the second pattern region F2 and conducts to the wiring pattern 62.
  • the third component group is a collection of a plurality of electronic components constituting the common circuit 30A shown in FIG. As shown in FIGS. 15 and 16, the third component group is arranged in the third pattern region F3 together with a part of the first component group and a part of the second component group, and conducts to the wiring pattern 63.
  • the surge protection unit 14 is arranged near the upper arm terminal connection unit 70A. Further, as shown in FIG. 15, the surge protection unit 24 is arranged near the lower arm terminal connection unit 70B.
  • the pre-driver unit 13 is arranged closer to the upper arm terminal connection unit 70A than the gate driver unit 12. Further, as shown in FIG. 15, the pre-driver unit 23 is arranged closer to the lower arm terminal connection unit 70B than the gate driver unit 22.
  • the isolation transformer 111 and the control IC 121 overlap the wiring pattern 61, the wiring pattern 63, and the insulation region 66, respectively, in a plan view.
  • One side of each of the isolation transformer 111 and the control IC 121 is connected to the wiring pattern 61 and the other side is connected to the wiring pattern 63 with the insulated portion inside thereof interposed therebetween.
  • the isolation transformer 211 and the control IC 221 overlap the wiring pattern 62, the wiring pattern 63, and the insulation region 67, respectively, in a plan view.
  • One side of the isolation transformer 211 and the control IC 221 is connected to the wiring pattern 62 and the other side is connected to the wiring pattern 63, respectively, with an insulated portion inside thereof interposed therebetween.
  • the plurality of resistors of the current limiting circuit 131 are composed of, for example, chip resistors.
  • the plurality of resistors of the current limiting circuit 231 are composed of, for example, chip resistors.
  • the transistors 132 and 133 and the transistors 232 and 233 are arranged in different directions.
  • each transistor 132, 133 is arranged sideways (inclined by about 90 °) with respect to each transistor 232,233.
  • the direction in which the plurality of lead terminals protrude from the sealing resin in each of the transistors 132 and 133 and the direction in which the plurality of lead terminals protrude from the sealing resin in each of the transistors 232 and 233 are deviated by approximately 90 °. .. This makes it possible to reduce the plan view area of the circuit board 60.
  • Each diode 151 is arranged in the insulating region 68 as shown in FIG.
  • Each diode 251 is arranged in the insulating region 65 as shown in FIG.
  • Each diode 251 is arranged on the y2 direction side with respect to the lower arm terminal connection portion 70B in a plan view. In the example shown in FIG. 16, in particular, each diode 251 and the lower arm terminal connection portion 70B are aligned in the y direction.
  • FIG. 17 shows the device structure of the semiconductor device A1.
  • FIG. 17 is a plan view showing the device structure of the semiconductor device A1.
  • the control module CM1 is mounted on the power module PM.
  • FIG. 17 is a plan view showing a state in which the control module CM1 is attached to the power module PM.
  • the control module CM1 protrudes in the y2 direction from the main body 531 of the power module PM, as shown in FIG.
  • the control module CM1 hardly protrudes in the y1 direction from the main body 531 of the power module PM.
  • the edge of the control module CM1 on the y1 direction side and the edge of the main body portion 531 of the power module PM on the y1 direction side substantially coincide with each other.
  • the circuit board 60 includes a protruding portion 69 protruding in the y2 direction from the main body portion 531.
  • the dimension of the protruding portion 69 in the y direction is, for example, about 10 mm.
  • a connection terminal TM is arranged on the protrusion 69.
  • a plurality of diodes 151 are arranged in the insulating region 68 located in the protruding portion 69, and a plurality of diodes 251 are arranged in the insulating region 65 located in the protruding portion 69.
  • the power terminals 511 and 512 of the power module PM protrude in the x2 direction from the circuit board 60 of the control module CM1 as shown in FIG.
  • the power terminals 513 and 514 of the power module PM protrude in the x1 direction from the circuit board 60 of the control module CM1.
  • Each terminal block 532 projects in the x direction from the circuit board 60 of the control module CM1.
  • connection terminal TM of the control module CM1 and the power terminal 511 of the power module PM are connected by, for example, a wire harness WH.
  • the connection terminal TM is conducted to the power terminal 511.
  • the continuity between the connection terminal TM and the power terminal 511 is not limited to the wire harness WH. Since the connection terminal TM is connected to the power terminal 511, as shown in FIG. 17, the connection terminal TM is arranged closer to each power terminal 511 and 512 than each power terminal 513 and 514 in the x direction.
  • the power terminal 511 is conductive to the drain terminal of the switching element Q1.
  • the switching element Q1 When the switching element Q1 is on, the current on the circuit board 60 side flows to the power module PM (drain terminal of the switching element Q1) via each diode 151 and the connection terminal TM. On the other hand, when the switching element Q1 is off, no current flows on the circuit board 60 side because each diode 151 is present. However, a high voltage is applied to each diode 151.
  • control module CM1 controls the semiconductor device A1 of the present disclosure.
  • the control module CM1 is provided with a connection terminal TM that conducts to the power terminal 511.
  • the power terminal 511 is connected to, for example, an external DC power supply, and a power supply voltage is applied from the external DC power supply. According to this configuration, even if the power module PM does not have a dedicated terminal for detecting the power supply current, the power supply current signal (drain sense signal) can be input to the control module CM1 by the connection terminal TM. Therefore, the control module CM1 can be configured to be preferable for controlling the power module PM.
  • connection terminal TM is arranged on the protrusion 69.
  • the protruding portion 69 protrudes from the main body portion 531 of the power module PM in a plan view.
  • the connection terminal TM conducts to the power terminal 511. Therefore, since a relatively large voltage is applied to the connection terminal TM in the semiconductor device A1, the influence of this large voltage (for example, electromagnetic noise) is also relatively large. Therefore, by arranging the connection terminal TM on the protrusion 69, the power module PM is not arranged below the connection terminal TM. As a result, it is possible to suppress an adverse effect on the power module PM due to the voltage applied to the connection terminal TM. Therefore, the control module CM1 can be configured to be preferable for controlling the power module PM.
  • the control module CM1 includes each diode 151 for the short-circuit protection detection circuit of the switching element Q1.
  • Each diode 151 is arranged in an insulating region 68 arranged around the connection terminal TM. That is, each diode 151 is arranged in the insulation region 68 provided for the connection terminal TM.
  • the switching element Q1 is off, a high voltage is applied to each diode 151. Therefore, it is preferable that the wiring patterns 61 to 63 are not formed around each diode 151 so that the other wirings (wiring patterns 61 to 63) are not adversely affected.
  • the control module CM1 since each diode 151 is arranged in the insulation region 68, it is not necessary to separately provide an insulation region for each diode 151, and it is possible to arrange parts by effectively utilizing the insulation region 68. Become.
  • the control module CM1 includes each diode 251 for the short-circuit protection detection circuit of the switching element Q2.
  • Each diode 251 is arranged in an insulating region 65 that insulates the wiring pattern 61 and the wiring pattern 62. That is, each diode 251 is arranged in the insulation region 65 for insulating the wiring pattern 61 and the wiring pattern 62.
  • the switching element Q2 is off, a high voltage is applied to each diode 251. Therefore, it is preferable that the wiring patterns 61 to 63 are not formed around each diode 251 so that the other wirings (each wiring pattern 61 to 63) are not adversely affected.
  • the control module CM1 since each diode 251 is arranged in the insulation region 65, it is not necessary to separately provide an insulation region for each diode 251, and it is possible to arrange parts by effectively utilizing the insulation region 65. Become.
  • the pre-driver unit 13 is arranged near the upper arm terminal connection unit 70A.
  • the current path through the pre-driver section 13 when the switching element Q1 is on and the current path through the pre-driver section 13 when the switching element Q1 is off can be shortened. .. Therefore, in the upper arm drive circuit 10A, the delay of the switching operation of the switching element Q1 can be suppressed.
  • the control module CM1 has a preferable component arrangement in that the switching element Q1 is composed of the SiC MOSFET.
  • the pre-driver unit 23 is arranged near the lower arm terminal connection unit 70B.
  • the current path through the pre-driver unit 23 when the switching element Q2 is on and the current path through the pre-driver unit 23 when the switching element Q2 is off can be shortened. .. Therefore, in the lower arm drive circuit 20A, the delay of the switching operation of the switching element Q2 can be suppressed.
  • the control module CM1 has a preferable component arrangement in that the switching element Q2 is composed of the SiC MOSFET.
  • the surge protection unit 14 is arranged near the upper arm terminal connection unit 70A. According to this configuration, it is possible to shorten the wiring distance between the surge protection unit 14 and the upper arm terminal connection unit 70A. In order to protect the surge voltage by the surge protection unit 14, it is preferable to shorten the wiring distance between the surge protection unit 14 and the switching element Q1. Therefore, the control module CM1 can have a preferable component arrangement for protecting the switching element Q1 from the surge voltage.
  • the surge protection unit 24 is arranged near the lower arm terminal connection unit 70B. According to this configuration, it is possible to shorten the wiring distance between the surge protection unit 24 and the lower arm terminal connection unit 70B. In order to protect the surge voltage by the surge protection unit 24, it is preferable to shorten the wiring distance between the surge protection unit 24 and the switching element Q2. Therefore, the control module CM1 can have a preferable component arrangement for protecting the switching element Q2 from the surge voltage.
  • the connector CNT1 and the insulation region 65 are arranged in the y direction.
  • the insulating region 65 is located between the wiring pattern 61 and the wiring pattern 62. According to this configuration, the distance difference between the wiring distance from the upper arm drive circuit 10A to the upper arm terminal connection portion 70A and the wiring distance from the lower arm drive circuit 20A to the lower arm terminal connection portion 70B can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the bias of the wiring impedance in the upper arm drive circuit 10A and the lower arm drive circuit 20A. Therefore, the control module CM1 can be configured to be preferable for controlling the power module PM.
  • control module CM1 a part of the insulating region 65 is bent. Unlike the control module of the present disclosure, when the insulating region 65 is not bent, the difference between the plan view area of the wiring pattern 61 and the plan view area of the wiring pattern 62 can be large. This is because the insulating region 68 is formed. On the other hand, in the control module CM1, the difference between the plan view area of the wiring pattern 61 and the plan view area of the wiring pattern 62 can be reduced by bending a part of the insulation region 65. Therefore, the control module CM1 can be configured to be preferable for controlling the power module PM.
  • the semiconductor device A1 includes a control module CM1. Therefore, the semiconductor device A1 enables preferable control for the power module PM.
  • the case where the power module PM of the semiconductor device A1 includes two switching elements Q1 and Q2 is shown, but instead of the switching element Q1, a diode (for example, a SiC-Schottky barrier diode) is used. You may have it.
  • the diode for example, the anode is connected to the drain terminal of the switching element Q2, and the cathode is connected to the terminal P.
  • a cathode signal terminal is provided instead of the source sense signal terminal 522A.
  • the gate signal terminal 521A since the gate signal terminal 521A is not required, the gate signal terminal 521A may not be provided, and the anode signal terminal may be provided instead of the gate signal terminal 521A.
  • FIG. 18 is a circuit diagram showing a case where the power module PM is used for the DC / AC inverter.
  • FIG. 19 is a circuit diagram showing a case where the power module PM is used in an AC / DC converter (rectifier circuit).
  • FIG. 20 is a circuit diagram showing a case where the power module PM is used in a step-down DC / DC converter.
  • FIG. 21 is a circuit diagram showing a case where the power module PM is used in a step-up DC / DC converter.
  • 18 and 19 show a case of a full bridge type using two power modules PM, but a half bridge type using one power module PM may be used.
  • an external power supply PS is connected to the power terminals 511 and 512 as power terminals, and a load LO is connected to the power terminals 513 and 514 as output terminals.
  • the power terminals 513 and 514 are connected to the external power supply PS as power supply terminals, and the power terminals 511 and 512 are connected to the load LO as output terminals.
  • the external power supply PS is an AC power supply
  • the external power supply PS is a DC power supply.
  • the power terminals 511 and 512 may be used as power terminals, the power terminals 513 and 514 may be used as output terminals, the power terminals 513 and 514 may be used as power terminals, and the power terminals 511, 512 may be used as output terminals. May be good.
  • the external power supply connected to the power supply terminal may be a DC power supply or an AC power supply.
  • control module and semiconductor device according to the present disclosure are not limited to the above-described embodiment.
  • the specific configuration of each part of the control module and the semiconductor device of the present disclosure can be freely redesigned.
  • the control module and semiconductor device include embodiments relating to the following appendices.
  • Appendix 1 Multiple electronic components that control the power module with the main body and power terminals, A circuit board arranged on the power module in the first direction and on which the plurality of electronic components are mounted. A connection terminal that conducts to the power supply terminal and is formed on the circuit board, Is equipped with A power supply voltage is applied to the power supply terminal from an external power supply.
  • the circuit board includes a protrusion that protrudes from the main body when viewed in the first direction.
  • the connection terminal is a control module arranged in the protrusion.
  • the power supply terminal is arranged on the second direction side orthogonal to the first direction of the main body portion, and protrudes in the second direction from the circuit board when viewed in the first direction.
  • the control module according to Appendix 1 wherein the protruding portion protrudes in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction.
  • Appendix 3 The power supply terminal includes a first terminal portion connected to a terminal on the high potential side of the external power supply and a second terminal portion connected to a terminal on the low potential side of the external power supply.
  • the control module according to Appendix 2 wherein the connection terminal is connected to the first terminal portion.
  • the first terminal portion and the second terminal portion are arranged in the third direction.
  • the control module according to Appendix 3, wherein the protruding portion protrudes in the direction in which the first terminal portion is located with respect to the second terminal portion in the third direction.
  • the power module includes an upper arm switching element and a lower arm switching element.
  • the control module according to any one of Supplementary note 2 to Supplementary note 4, wherein the plurality of electronic components control each switching operation of the switching element of the upper arm and the switching element of the lower arm.
  • the power module further includes an output terminal that outputs a voltage converted from the power supply voltage by each of the switching operations.
  • the control module according to Appendix 6, wherein the connection terminal is closer to the power supply terminal than the output terminal in the second direction.
  • the circuit board includes a first wiring pattern, a second wiring pattern, and a third wiring pattern that are separated from each other when viewed in the first direction. The description in any one of Supplementary note 5 to Supplementary note 7, wherein each of the plurality of electronic components is connected to any one of the first wiring pattern, the second wiring pattern, and the third wiring pattern.
  • Control module Appendix 9.
  • the power module includes a first signal terminal that conducts to the switching element of the upper arm and a second signal terminal that conducts to the switching element of the lower arm. The first wiring pattern conducts to the first signal terminal and conducts.
  • the first signal terminal and the second signal terminal have a rod shape extending in the first direction.
  • the circuit board includes a first terminal connection portion and a second terminal connection portion, each of which penetrates the circuit board in the first direction.
  • the first signal terminal is inserted into the first terminal connection portion.
  • the second signal terminal is inserted into the second terminal connection portion.
  • the control module according to Appendix 9, wherein the first terminal connection portion and the second terminal connection portion are arranged in the second direction.
  • Appendix 11 The first terminal connection portion and the second terminal connection portion overlap with the power module when viewed in the first direction, and in the third direction, the protruding portion is closer to the center of the circuit board.
  • the control module according to Appendix 10 which is arranged on the side where it is located. Appendix 12.
  • the first wiring pattern and the second wiring pattern are arranged in the second direction.
  • Appendix 13 The circuit board has a first insulation region arranged between the first wiring pattern and the second wiring pattern, and a second insulation arranged between the first wiring pattern and the third wiring pattern.
  • the control module according to Appendix 13 wherein the plurality of electronic components include a connector to which a signal for controlling each switching operation is input, and the connector is joined to the third wiring pattern.
  • Appendix 15. The control module according to Appendix 14, wherein the connector and the first insulating region are arranged in the third direction when viewed in the first direction.
  • the plurality of electronic components include an electronic component belonging to the first component group that controls the switching operation of the switching element of the upper arm, and an electronic component belonging to the second component group that controls the switching operation of the switching element of the lower arm. , Including, At least one electronic component belonging to the first component group is connected to the first wiring pattern, and at least one electronic component belonging to the second component group is connected to the second wiring pattern.
  • the control module according to any one of Supplementary note 13 to Supplementary note 15.
  • the first component group includes a first diode for a short-circuit protection detection circuit of the switching element of the upper arm.
  • the circuit board further includes a fourth insulating region arranged around the connection terminal when viewed in the first direction.
  • the control module according to Appendix 16 wherein the first diode is arranged in the fourth insulating region.
  • the second component group includes a second diode for a short-circuit protection detection circuit of the switching element of the lower arm.
  • the first component group includes a first transistor that outputs a drive signal to the switching element of the upper arm.
  • the second component group includes a second transistor that outputs a drive signal to the switching element of the lower arm.
  • the control module according to any one of Supplementary note 16 to Supplementary note 18, wherein the orientation of the first transistor and the orientation of the second transistor are different when viewed in the first direction.
  • Appendix 20 The circuit board has a plurality of insulating layers and a plurality of wiring layers separated from each other and laminated with each other via the insulating layers. The first insulating region, the second insulating region, and the third insulating region are formed in each of the plurality of wiring layers.
  • the first insulating regions formed in each of the plurality of wiring layers overlap each other when viewed in the first direction.
  • the second insulating region formed in each of the plurality of wiring layers overlaps with each other when viewed in the first direction.
  • Appendix 21 The control module according to any one of Supplementary note 1 to Supplementary note 20, wherein the connection terminal is a screw terminal.
  • Appendix 22 The control module according to any one of Supplementary note 1 to Supplementary note 21 and A semiconductor device including the power module.
  • Appendix 23. 22 The semiconductor device according to Appendix 22, further comprising a wire harness for connecting the connection terminal and the power supply terminal.

Abstract

本体部および電源端子を備えるパワーモジュールを制御する制御モジュールが提供される。当該制御モジュールは、前記制御を行う複数の電子部品と、第１方向において前記パワーモジュールの上に配置され且つ前記複数の電子部品が実装された回路基板と、前記電源端子に導通し且つ前記回路基板に形成された接続端子とを備える。前記電源端子は、外部電源から電源電圧が印加される構成である。前記回路基板は、前記第１方向に見て前記本体部よりも突き出た突出部を含む。前記接続端子は、前記突出部に配置されている。

Description

制御モジュールおよび半導体装置
　本開示は、制御モジュールおよび当該制御モジュールを備える半導体装置に関する。
　ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの複数のスイッチング素子を備えるパワーモジュールが知られている。これらのスイッチング素子は、制御モジュールからその制御信号端子（ＭＯＳＦＥＴの場合、ゲート端子）に制御信号が入力されて、オン（導通状態）とオフ（遮断状態）とが切り替えられる。たとえば、特許文献１には、パワーモジュールおよび制御モジュールを備える電力装置が開示されている。この電力装置において、パワーモジュールは、パワー半導体素子（スイッチング素子）と、パワー半導体素子を収納したケースを備えている。制御モジュールは、パワーモジュールの上に搭載され、パワー半導体素子のスイッチング動作を制御する。
特開２０１８－３３２００号公報
　本開示は、パワーモジュールを制御する上で、より好ましい制御モジュールを提供することを一の課題とする。また本開示は、このような制御モジュールを備える半導体装置を提供することを別の課題とする。
　本開示の第１の側面によって提供される制御モジュールは、本体部および電源端子を備えるパワーモジュールを制御する複数の電子部品と、第１方向において前記パワーモジュールの上に配置され、かつ、前記複数の電子部品が実装された回路基板と、前記電源端子に導通し、前記回路基板に形成された接続端子と、を備えている。前記電源端子は、外部電源から電源電圧が印加されており、前記回路基板は、前記第１方向に見て前記本体部よりも突き出た突出部を含んでおり、前記接続端子は、前記突出部に配置されている。
　本開示の第２の側面によって提供される半導体装置は、第１の側面によって提供される制御モジュールと、前記パワーモジュールと、を備える。
　本開示によれば、パワーモジュールを制御する上で、より好ましい制御モジュールを提供できる。また、このような制御モジュールを備える半導体装置を提供できる。
半導体装置の回路構成を示す概要図である。 上アーム駆動回路の回路図である。 下アーム駆動回路の回路図である。 共通回路の回路図である。 パワーモジュールのデバイス構造を示す平面図である。 パワーモジュールのデバイス構造を示す正面図である。 パワーモジュールのデバイス構造を示す側面図である。 制御モジュールのデバイス構造を示す平面図である。 回路基板の複数の配線層の１つ（第１層）を示す平面図である。 回路基板の複数の配線層の１つ（第２層）を示す平面図である。 回路基板の複数の配線層の１つ（第３層）を示す平面図である。 回路基板の複数の配線層の１つ（第４層）を示す平面図である。 回路基板の複数の配線層の１つ（第５層）を示す平面図である。 回路基板の複数の配線層の１つ（第６層）を示す平面図である。 回路基板上の部品レイアウト図である。 回路基板上の配線レイアウト図である。 半導体装置Ａ１のデバイス構造を示す平面図である。 パワーモジュールの使用例を示す回路図である。 パワーモジュールの使用例を示す回路図である。 パワーモジュールの使用例を示す回路図である。 パワーモジュールの使用例を示す回路図である。
　本開示の制御モジュールおよび半導体装置の好ましい実施の形態について、図面を参照して以下に説明する。本開示の制御モジュールは、たとえばインバータやコンバータなどの電力変換器に用いられるパワーモジュールを制御する。以下の説明においては、パワーモジュールと制御モジュールとを備えた半導体装置を例に説明する。
　本開示における「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、単にラベルとして用いたものであり、必ずしもそれらの対象物に順列を付することを意図していない。
　本開示の半導体装置Ａ１について、図１～図１７を参照して説明する。
　まず、半導体装置Ａ１の回路構成について図１～図４を参照して説明する。
　図１は、半導体装置Ａ１の回路構成を示す概要図である。図１に示すように、半導体装置Ａ１は、パワーモジュールＰＭおよび制御モジュールＣＭ１を備えている。
　パワーモジュールＰＭは、制御モジュールＣＭ１によって制御され、入力電圧を所定の出力電圧に変換する。半導体装置Ａ１においては、パワーモジュールＰＭは、直流電源からの直流電圧が入力され、この直流電圧を交流電圧に変換して出力する。パワーモジュールＰＭは、図１に示すように、その回路構成において、スイッチング回路ＳＷを備えている。図１に示すパワーモジュールＰＭの回路構成は、一例であり、本開示がこれに限定されるわけではない。
　スイッチング回路ＳＷは、図１に示すように、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を備えている。各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２には、ダイオード（図示略）が逆並列に接続されている。他の例においては、これらのダイオードは、なくてもよい。
　スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、図１に示すように、たとえばＭＯＳＦＥＴである。各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ＭＯＳＦＥＴに限定されず、ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタなど他のトランジスタであってもよい。各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の主要構成材料は、たとえばＳｉＣ（炭化ケイ素）である。当該構成材料は、ＳｉＣに限定されず、Ｓｉ（ケイ素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、あるいは、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）などであってもよい。
　スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はそれぞれ、ドレイン端子、ソース端子およびゲート端子を含んでいる。各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が、ＩＧＢＴの場合は、ドレイン端子の代わりにコレクタ端子、ソース端子の代わりにエミッタ端子を含んでいる。図１に示す例においては、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、さらに電流センス端子を含んでいるが、本開示がこれに限定されるわけではない。
　スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子は、端子Ｐに接続されている。端子Ｐは、外部の直流電源（図示略）の高電位側の接続線に接続される。スイッチング素子Ｑ１のソース端子は、スイッチング素子Ｑ２のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のソース端子とスイッチング素子Ｑ２のドレイン端子との接続点は、２つの端子Ｏ１，Ｏ２に接続されている。別の例として、２つの端子Ｏ１，Ｏ２に代えて端子は１つのみであってもよいし、３つ以上の端子を設けてもよい。スイッチング素子Ｑ２のソース端子は、端子Ｎに接続されている。端子Ｎは、外部の直流電源の低電位側の接続線に接続される。スイッチング回路ＳＷにおいては、スイッチング素子Ｑ１を上アームとして、スイッチング素子Ｑ２を下アームとして、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各ゲート端子は、制御モジュールＣＭ１に接続されている。
　制御モジュールＣＭ１は、パワーモジュールＰＭ（特に、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２）の駆動を制御する。制御モジュールＣＭ１は、図１に示す直流電源ＤＣから供給される電力によって動作する。制御モジュールＣＭ１に制御されたパワーモジュールＰＭは、２つの端子Ｐ，Ｎに接続された上記外部の直流電源からの入力電圧（電源電圧）を所定の電圧に変換し、変換後の電圧を２つの端子Ｏ１，Ｏ２から出力する。制御モジュールＣＭ１は、図１に示すように、上アーム駆動回路１０Ａ、下アーム駆動回路２０Ａ、および、共通回路３０Ａを含んでいる。
　上アーム駆動回路１０Ａは、上アームであるスイッチング素子Ｑ１の駆動を制御する。上アーム駆動回路１０Ａは、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に駆動信号を入力することで、スイッチング素子Ｑ１のオン（導通状態）とオフ（遮断状態）とを切り替える。
　下アーム駆動回路２０Ａは、下アームであるスイッチング素子Ｑ２の駆動を制御する。下アーム駆動回路２０Ａは、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子に駆動信号を入力することで、スイッチング素子Ｑ２のオン（導通状態）とオフ（遮断状態）とを切り替える。
　図２は、上アーム駆動回路１０Ａの詳細な回路構成を示している。同図に示すように、上アーム駆動回路１０Ａは、絶縁電源部１１、ゲートドライバ部１２、プリドライバ部１３、サージ保護部１４、短絡保護部１５、二次側電源部１６および電圧保護部１７を含んでいる。図３は、下アーム駆動回路２０Ａの詳細な回路構成を示している。同図に示すように、下アーム駆動回路２０Ａは、絶縁電源部２１、ゲートドライバ部２２、プリドライバ部２３、サージ保護部２４、短絡保護部２５、二次側電源部２６および電圧保護部２７を含んでいる。
　絶縁電源部１１，２１はそれぞれ、上アーム駆動回路１０Ａおよび下アーム駆動回路２０Ａの各駆動電力を生じさせる。絶縁電源部１１は、絶縁トランス１１１および電源ＩＣ１１２を含んでおり、絶縁電源部２１は、絶縁トランス２１１および電源ＩＣ２１２を含んでいる。絶縁トランス１１１，２１１はそれぞれ、変圧を行うとともに、入力側と出力側とを絶縁する。電源ＩＣ１１２，２１２はそれぞれ、絶縁トランス１１１，２１１の入力側（図２，３の左側）に配置され、絶縁電源部１１，２１において、絶縁トランス１１１，２１１に入力する電圧の制御を行う。
　ゲートドライバ部１２，２２はそれぞれ、上アームのスイッチング素子Ｑ１および下アームのスイッチング素子Ｑ２の各駆動を制御するための制御信号を発生させる。ゲートドライバ部１２は、制御ＩＣ１２１を含んでおり、ゲートドライバ部２２は、制御ＩＣ２２１を含んでいる。制御ＩＣ１２１，２２１はそれぞれ、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動を制御するための専用ＩＣである。制御ＩＣ１２１，２２１はそれぞれ、たとえば絶縁型ゲートドライバＩＣであり、その内部において絶縁されている。制御ＩＣ１２１，２２１はそれぞれ、ミラークランプ回路を内蔵している。これに代えて、制御ＩＣ１２１，２２１の外部にミラークランプ回路を設けてもよい。
　プリドライバ部１３，２３はそれぞれ、ゲートドライバ部１２，２２によって発生された制御信号を、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各ゲート端子に入力するのに適した信号（駆動信号）に変換する。そして、当該変換した信号（駆動信号）をスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に出力する。プリドライバ部１３は、電流制限回路１３１、トランジスタ１３２，１３３および複数のバイアスコンデンサ１３４，１３５を含んでおり、プリドライバ部２３は、電流制限回路２３１、トランジスタ２３２，２３３および複数のバイアスコンデンサ２３４，２３５を含んでいる。
　電流制限回路１３１，２３１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート端子に接続される。電流制限回路１３１，２３１はともに、図２および図３に示すように、複数のダイオードと複数の抵抗器との組み合わせで構成されている。電流制限回路１３１，２３１は、複数の抵抗器の抵抗値を調整することで、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング速度を調整する。本実施形態においては、図２および図３に示すように、ダイオードを用いることで、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン時とオフ時とにおける各スイッチング速度を個別に調整できるように構成されている。電流制限回路１３１，２３１はそれぞれ、複数のダイオードと複数の抵抗器とを組み合わせた構成に限定されず、複数の抵抗器のみあるいは単体の抵抗器のみによって構成されていてもよい。
　トランジスタ１３２，１３３は、スイッチング素子Ｑ１のオンとオフとを切り替えるための素子である。トランジスタ１３２，１３３は、制御ＩＣ１２１によって、オンとオフとの切り替えが制御される。トランジスタ１３２，１３３は、たとえば、図２に示すように、バイポーラトランジスタであるが、他のトランジスタであってもよい。トランジスタ１３２がオンで、トランジスタ１３３がオフであるとき、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子の電位を上げて、ゲート電圧を高くする。これにより、スイッチング素子Ｑ１がオンになる。一方、トランジスタ１３２がオフで、トランジスタ１３３がオンであるとき、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子の電位を下げて、ゲート電圧を低くする。これにより、スイッチング素子Ｑ１がオフになる。
　トランジスタ２３２，２３３は、スイッチング素子Ｑ２のオンとオフとを切り替えるための素子である。トランジスタ２３２，２３３は、制御ＩＣ２２１によって、オンとオフとの切り替えが制御される。トランジスタ２３２，２３３は、たとえば、図３に示すように、バイポーラトランジスタであるが、これに限定されず、他のトランジスタであってもよい。トランジスタ２３２がオンで、トランジスタ２３３がオフであるとき、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子の電位を上げて、ゲート電圧を高くする。これにより、スイッチング素子Ｑ２がオンになる。一方、トランジスタ２３２がオフで、トランジスタ２３３がオンであるとき、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子の電位を下げて、ゲート電圧を低くする。これにより、スイッチング素子Ｑ２がオフになる。
　バイアスコンデンサ１３４，２３４はそれぞれ、正バイアス側の電流を供給するものである。バイアスコンデンサ１３５，２３５はそれぞれ、負バイアス側の電流を供給するものである。各バイアスコンデンサ１３５，２３５の代わりに、抵抗器を用いてもよい。
　プリドライバ部１３において、スイッチング素子Ｑ１がオンのとき、トランジスタ１３２がオンであり、トランジスタ１３３がオフである。このとき、スイッチング素子Ｑ１のソース端子からバイアスコンデンサ１３４、トランジスタ１３２、そして、電流制限回路１３１（図２の上側のダイオードと複数の抵抗器）を通って、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に電流が流れる。一方、スイッチング素子Ｑ１がオフのとき、トランジスタ１３２がオフであり、トランジスタ１３３がオンである。このとき、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子から電流制限回路１３１（図２の下側のダイオードと複数の抵抗器）、トランジスタ１３３、そして、バイアスコンデンサ１３５を通って、スイッチング素子Ｑ１のソース端子に電流が流れる。なお、プリドライバ部２３においても同様である。
　サージ保護部１４，２４はそれぞれ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート端子をサージ電圧から保護するためのものである。
　短絡保護部１５，２５はそれぞれ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２における短絡保護のためのものである。短絡保護部１５は、図２に示すように、２つのダイオード１５１を含んでおり、短絡保護部２５は、図３に示すように、２つのダイオード２５１を含んでいる。各短絡保護部１５，２５において、各ダイオード１５１，２５１の数はそれぞれ、２つに限定されず、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。２つのダイオード１５１のアノード側の端子電圧が２つの抵抗Ｒ１によって分圧され、この分圧された電圧が、制御ＩＣ１２１のＳＣＰＩＮ端子に入力される。同様に、２つのダイオード２５１のアノード側の端子電圧が２つの抵抗Ｒ２によって分圧され、この分圧された電圧が、制御ＩＣ２２１のＳＣＰＩＮ端子に入力される。各制御ＩＣ１２１，２２１は、ＳＣＰＩＮ端子に入力される電圧によって短絡を検出する。たとえば、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２において、短絡が発生すると、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に大きな電流が流れる。このとき、短絡保護部１５，２５のアノード側の端子電圧が上昇する。よって、制御ＩＣ１２１，２２１は、ＳＣＰＩＮ端子に入力される電圧の値を監視することで、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の過電流、つまり、短絡を検出できる。
　二次側電源部１６，２６はそれぞれ、絶縁電源部１１，２１の後段（図２，３の右側）に設けられている。二次側電源部１６，２６はそれぞれ、絶縁電源部１１，２１の出力を適当な電圧に変換する。二次側電源部１６は、図２に示すように、ＬＤＯ１６１を含んでおり、二次側電源部２６は、図３に示すように、ＬＤＯ２６１を含んでいる。ＬＤＯ１６１，２６１はそれぞれ、低ドロップアウトリニアレギュレータである。
　電圧保護部１７，２７はそれぞれ、電源保護のために、過電圧および低電圧などを監視する。電圧保護部１７，２７は、過電圧および低電圧が発生すると、制御ＩＣ１２１，２２１を強制的にシャットダウンさせる。電圧保護部１７は、図２に示すように、複数のコンパレータ１７１を含んでおり、電圧保護部２７は、図３に示すように、複数のコンパレータ２７１を含んでいる。
　共通回路３０Ａは、制御モジュールＣＭ１において、上アーム駆動回路１０Ａおよび下アーム駆動回路２０Ａに共通して用いられる回路部分である。図４は、共通回路３０Ａの詳細な回路構成を示している。共通回路３０Ａは、図４に示すように、入力フィルタ部３１、一次側電源部３２および論理回路部３３を含んでいる。
　入力フィルタ部３１は、直流電源ＤＣから供給される直流電圧ＶＣＣを安定させる。
　一次側電源部３２は、入力フィルタ部３１の後段（図４の右側）に配置されている。一次側電源部３２は、入力フィルタ部３１の出力を適当な電圧に変換する。一次側電源部３２は、図４に示すように、ＬＤＯ３２１を含んでいる。ＬＤＯ３２１は、低ドロップアウトリニアレギュレータである。一次側電源部３２は、論理回路部３３などの電源として機能する。
　論理回路部３３は、イネーブル信号、上アーム駆動回路１０Ａからのフォールト信号、および、下アーム駆動回路２０Ａからのフォールト信号などが入力される。論理回路部３３は、入力される信号に基づいて、たとえば、上アーム駆動回路１０Ａが異常状態となった場合に、下アーム駆動回路２０Ａを停止させる。逆もまた同様である。
　図２～図４において、複数の端子ＣＰは、制御モジュールＣＭ１に、その動作電力および入力信号を入力するための外部端子である。複数の端子ＣＰは、後述するコネクタＣＮＴ１の一部である。
　次に、半導体装置Ａ１のデバイス構造について、図５～図１７を参照して、説明する。
　図５～図１７において、便宜上、互いに直交する３つの方向（ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向）を参照して説明する。必要に応じて、ｘ方向の一方をｘ１方向、ｘ方向の他方をｘ２方向とする。ｙ方向およびｚ方向についても同様である。ｚ方向は、半導体装置Ａ１における厚さ方向に対応する。ｚ方向視を平面視ともいう。
　半導体装置Ａ１は、そのデバイス構造において、図１に示す回路構成と同様に、パワーモジュールＰＭと制御モジュールＣＭ１とを備えている。以下の説明では、パワーモジュールＰＭおよび制御モジュールＣＭ１の各デバイス構造を説明した後、半導体装置Ａ１のデバイス構造を説明する。
　図５～図７は、パワーモジュールＰＭのデバイス構造を示している。図５は、パワーモジュールＰＭを示す平面図である。図６は、パワーモジュールＰＭを示す正面図である。図７は、パワーモジュールＰＭを示す側面図（右側面図）である。パワーモジュールＰＭは、図５～図７に示すように、複数の電力端子５１１～５１４、複数の信号端子５２、ケース５３および天板５４を備えている。パワーモジュールＰＭには、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が内蔵されている。
　２つの電力端子５１１，５１２は、たとえば電源電圧が入力される電源端子である。本実施形態においては、２つの電力端子５１１，５１２には、外部電源（図示略）が接続され、電力端子５１１と電力端子５１２との間に、外部電源からの電源電圧が印加される。電力端子５１１は、外部電源の高電位側の接続端子に接続され、電力端子５１２は、外部電源の低電位側の接続端子に接続される。電力端子５１１は、パワーモジュールＰＭの内部において、スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子に接続され、電力端子５１２は、パワーモジュールＰＭの内部において、スイッチング素子Ｑ２のソース端子に接続されている。電力端子５１１は、パワーモジュールＰＭの正極（Ｐ端子）であり、電力端子５１２は、パワーモジュールＰＭの負極（Ｎ端子）である。電力端子５１１は、図１に示す回路構成における端子Ｐに相当し、電力端子５１２は、図１に示す回路構成における端子Ｎに相当する。
　２つの電力端子５１１，５１２は、ケース５３に支持されている。各電力端子５１１，５１２の構成材料はそれぞれ、たとえば銅の金属薄板である。この金属薄板の表面には、ニッケルめっきが施されてもよい。
　２つの電力端子５１１，５１２は、図５に示すように、ｙ方向において互いに離間しており、かつｙ方向に並んでいる（ｙ方向に沿って互いに位置合わせされている）。各電力端子５１１，５１２は、同一形状（あるいは略同一形状。以下同様）である。各電力端子５１１，５１２は、外部に露出し、かつ、ｚ方向に貫通する接続孔が設けられている。接続孔には、ボルトなどの締結部材が挿入される。
　２つの電力端子５１３，５１４は、たとえば所定の電圧が出力される出力端子である。本実施形態においては、２つの電力端子５１３，５１４には、半導体装置Ａ１の外部の負荷（モータなど）が接続される。２つの電力端子５１３，５１４は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２によって変換された電源電圧（出力電圧）を出力する。２つの電力端子５１３，５１４はそれぞれ、スイッチング素子Ｑ１のソース端子とスイッチング素子Ｑ２のドレイン端子との接続点に導通している。電力端子５１３は、図１に示す回路構成における端子Ｏ１に相当し、電力端子５１４は、図１に示す回路構成における端子Ｏ２に相当する。
　２つの電力端子５１３，５１４は、ケース５３に支持されている。各電力端子５１３，５１４の構成材料はそれぞれ、電力端子５１１，５１２と同一の金属薄板である。この金属薄板の表面には、ニッケルめっきが施されていてもよい。
　２つの電力端子５１３，５１４は、図５に示すように、補助線ＡＬ１を基準とし、ｘ方向において電力端子５１１，５１２の反対側に位置する。２つの電力端子５１３，５１４は、ｙ方向において互いに離間して、ｙ方向に並んでいる。２つの電力端子５１３，５１４は、同一形状である。各電力端子５１３，５１４は、外部に露出し、かつ、ｚ方向に貫通する接続孔が設けられている。当該接続孔には、ボルトなどの締結部材が挿入される。図５に示す例においては、パワーモジュールＰＭは、２つの電力端子５１３，５１４を備えているが、これらに対応するものとして１つの電力端子のみを設けてもよい。
　複数の信号端子５２は、パワーモジュールＰＭのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御するための各種信号の入力端子あるいは出力端子である。複数の信号端子５２は、一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂ、一対のソースセンス信号端子５２２Ａ，５２２Ｂ、および、一対の電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂを含んでいる。
　一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂは、パワーモジュールＰＭの外部接続端子の一要素である。一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂは、制御モジュールＣＭ１に接続される。一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂは、ケース５３に支持されている。一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂはそれぞれ、図６および図７に示すように、その一部がパワーモジュールＰＭの外部に露出しており、当該露出した部分は、天板５４からｚ２方向に突出している。一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂは、たとえば銅製の金属棒である。この金属棒の表面には、スズめっきが施されている。この金属棒の表面とスズめっきとの間に、ニッケルめっきが施されていてもよい。ゲー ト信号端子５２１Ａは、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に導通しており、ゲート信号端子５２１Ｂは、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子に導通している。ゲート信号端子５２１Ａは、図１に示す回路構成における端子Ｇ１に相当し、ゲート信号端子５２１Ｂは、図１に示す回路構成における端子Ｇ２に相当する。
　一対のソースセンス信号端子５２２Ａ，５２２Ｂは、パワーモジュールＰＭの外部接続端子の一要素である。一対のソースセンス信号端子５２２Ａ，５２２Ｂは、制御モジュールＣＭ１に接続される。一対のソースセンス信号端子５２２Ａ，５２２Ｂは、ケース５３に支持されている。一対のソースセンス信号端子５２２Ａ，５２２Ｂはそれぞれ、図６および図７に示すように、ｚ方向において、一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂと同様に突出している。一対のソースセンス信号端子５２２Ａ，５２２Ｂはともに、一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂと同一の構成材料に基づく金属棒から構成される。一対のソースセンス信号端子５２２Ａ，５２２Ｂの形状はともに、一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂの形状と同一である。ソースセンス信号端子５２２Ａは、スイッチング素子Ｑ１のソース端子に導通しており、ソースセンス信号端子５２２Ｂは、スイッチング素子Ｑ２のソース端子に導通している。ソースセンス信号端子５２２Ａは、図１に示す回路構成における端子ＳＳ１に相当し、ソースセンス信号端子５２２Ｂは、図１に示す回路構成における端子ＳＳ２に相当する。
　一対の電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂは、パワーモジュールＰＭの外部接続端子の一要素である。一対の電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂは、制御モジュールＣＭ１に接続される。一対の電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂは、ケース５３に支持されている。一対の電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂはそれぞれ、図６および図７に示すように、ｚ方向において、一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂと同様に突出している。一対の電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂはともに、一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂと同一の構成材料に基づく金属棒から構成される。一対の電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂの形状はともに、一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂの形状と同一である。電流センス信号端子５２３Ａは、スイッチング素子Ｑ１の電流センス端子に導通しており、電流センス信号端子５２３Ｂは、スイッチング素子Ｑ２の電流センス端子に導通している。電流センス信号端子５２３Ａは、図１に示す回路構成における端子Ｓ１に相当し、電流センス信号端子５２３Ｂは、図１に示す回路構成における端子Ｓ２に相当する。なお、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に電流センス端子がない場合、電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂはそれぞれ、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に導通しないノンコネクション端子（ＮＣ端子）となる。あるいは、スイッチング素子Ｑ１に電流センス端子がない場合、電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂを設けなくてもよい。
　ゲート信号端子５２１Ａ、ソースセンス信号端子５２２Ａおよび電流センス信号端子５２３Ａは、図６（および図５）に示すように、ｘ方向に互いに離間し、かつ互いに平行に延びている。平面視において（図５参照）、ゲート信号端子５２１Ａ、ソースセンス信号端子５２２Ａおよび電流センス信号端子５２３Ａは、パワーモジュールＰＭのｙ２方向側の端縁付近に配置されている。これらは、ケース５３のｘ方向中央（図５の補助線ＡＬ１参照）よりもｘ２方向側に位置する。
　ゲート信号端子５２１Ｂ、ソースセンス信号端子５２２Ｂおよび電流センス信号端子５２３Ｂは、図６（および図５）に示すように、ｘ方向に互いに離間し、かつ互いに平行に延びている。平面視において（図５参照）、ゲート信号端子５２１Ｂ、ソースセンス信号端子５２２Ｂおよび電流センス信号端子５２３Ｂは、パワーモジュールＰＭのｙ２方向側の端縁付近に配置されている。これらは、ケース５３のｘ方向中央（図５の補助線ＡＬ１参照）よりも、ｘ１方向側に位置する。
　一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂ、一対のソースセンス信号端子５２２Ａ，５２２Ｂおよび一対の電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂは、ｘ方向に見て、互いに重なる。
　ケース５３は、電気絶縁部材であって、たとえばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）など、電気絶縁性を有し、かつ耐熱性に優れた合成樹脂から構成される。ケース５３は、本体部５３１および複数の端子台５３２を含んでいる。
　本体部５３１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を囲う容器である。本体部５３１は、平面視において、矩形状である。本体部５３１は、複数の信号端子５２を支持する。
　複数の端子台５３２は、複数の電力端子５１１～５１４を支持する。各電力端子５１は、各端子台５３２の上に載置されている。図５に示すように、電力端子５１１を支持する端子台５３２と電力端子５１２を支持する端子台５３２とは、本体部５３１のｘ２方向側の端縁からｘ２方向に延び出ている。図５に示すように、電力端子５１３を支持する端子台５３２と電力端子５１４を支持する端子台５３２とは、本体部５３１のｘ１方向側の端縁からｘ１方向に延び出ている。各端子台５３２の内方には、図６に示すように、たとえばナットＮＴが配置されている。各ナットＮＴのネジ穴は、各電力端子５１に形成された接続孔に繋がっている。各電力端子５１１～５１４の接続孔に挿通される締結部材は、各ナットＮＴに嵌合されることで固定される。
　ケース５３には、図５に示すように、複数の取付孔５３３および複数の取付孔５３４が形成されている。複数の取付孔５３３は、制御モジュールＣＭ１をパワーモジュールＰＭに取り付ける際に用いられる。複数の取付孔５３３は、図５に示すように、本体部５３１の四隅にそれぞれ１つずつ形成されている。複数の取付孔５３４は、パワーモジュールＰＭを支持部材あるいは放熱部材に取り付ける際に用いられる。複数の取付孔５３４は、図５に示すように、電力端子５１１を支持する端子台５３２と電力端子５１２を支持する端子台５３２との間、および、電力端子５１３を支持する端子台５３２と電力端子５１４を支持する端子台５３２との間に、それぞれ１つずつ形成されている。
　天板５４は、ケース５３によって形成されたパワーモジュールＰＭの内部領域を塞いでいる。天板５４は、ケース５３と同様に、電気絶縁性を有する合成樹脂から構成される。制御モジュールＣＭ１は、天板５４上に搭載される。
　図８～図１６は、制御モジュールＣＭ１のデバイス構造を示している。図８は、制御モジュールＣＭ１のデバイス構造を示す平面図である。制御モジュールＣＭ１は、図８に示すように、そのデバイス構造において、接続端子ＴＭと、回路基板６０と、複数の電子部品と、を備えている。図８においては、回路基板６０に形成される配線（後述の配線パターン６１～６３）を、黒色で塗りつぶして示したものと、外形線で示したものとが混在している。
　接続端子ＴＭは、回路基板６０に形成されている。接続端子ＴＭは、たとえばワイヤハーネスなどの電力線が接続され、この電力線を介して、パワーモジュールＰＭの電力端子５１１に導通する。接続端子ＴＭは、たとえば回路基板６０上に形成された（載置された）ネジ端子である。図８に示すように、接続端子ＴＭは、回路基板６０のｘ２方向側かつｙ２方向側に位置する。接続端子ＴＭは、ネジ端子に限定されず、回路基板６０を貫通するスルーホール、あるいは、回路基板６０上の電極パッド（たとえばはんだ製）などであってもよい。
　回路基板６０は、図８に示すように、平面視矩形状である。回路基板６０は、平面視において、各々がｘ方向に延びる一対の第１端縁６０ａと、各々がｙ方向に延びる一対の第２端縁６０ｂとを有している。各第１端縁６０ａは、各第２端縁６０ｂよりも長い。回路基板６０は、平面視において、各第２端縁６０ｂからそれぞれ内方に窪んだ凹部６０ｃを含んでいる。図８に示す例においては、各凹部６０ｃは、平面視において、円弧状の縁によって規定される窪みである。
　回路基板６０は、多層基板である。回路基板６０の層数は、特に限定されないが、本例においては６層である。回路基板６０は、互いに絶縁層を介して積層された複数の配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６を含んでいる。各配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６にはそれぞれ、平面視において、互いに離間した複数の配線パターン６１～６３を含む。
　図９～図１４は、配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６それぞれの平面図を示している。配線層Ｌｙ１は、回路基板６０における最上層である。図８に示す平面図においては、配線層Ｌｙ１が表れている。配線層Ｌｙ６は、回路基板６０における最下層である。配線層Ｌｙ２、配線層Ｌｙ３、配線層Ｌｙ４および配線層Ｌｙ５は、回路基板６０における中間層である。配線層Ｌｙ２、配線層Ｌｙ３、配線層Ｌｙ４および配線層Ｌｙ５は、配線層Ｌｙ１から配線層Ｌｙ６に向かって、この順で積層されている。各配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６は、図９～図１４にそれぞれ示すように、複数の配線パターン６１～６３を含んでいる。図９～図１４において、各配線パターン６１～６３を黒色で塗りつぶして示している。ただし、図９においては、図８と同様に、各配線パターン６１～６３を、黒色で塗りつぶして示したものと、外形線で示したものとが混在している。
　複数の配線パターン６１～６３は、複数の電子部品の導通経路である。複数の配線パターン６１～６３は、互いに離間して配置されている。各配線パターン６１～６３は、図９～図１４に示すように、複数の配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６に跨って形成されている。複数の配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６のそれぞれに形成された各配線パターン６１～６３は、たとえば上記絶縁層を貫通するビア電極によって導通している。複数の配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６のいくつか（たとえば配線層Ｌｙ３，Ｌｙ５，Ｌｙ６）において、各配線パターン６１～６３は、ベタパターンである。ベタパターンは、たとえばグラウンドに接続され、電磁シールドとして機能させることが可能である。
　図９～図１４に示すように、配線パターン６１と配線パターン６２とは、平面視において、ｘ方向に並んでいる。配線パターン６１は、配線パターン６２のｘ２方向側に位置する。配線パターン６３は、平面視において、配線パターン６１および配線パターン６２のそれぞれとｙ方向に並んでいる。配線パターン６１および配線パターン６２はそれぞれ、配線パターン６３のｙ２方向側に位置する。配線パターン６３は、平面視において、一対の第２端縁６０ｂの一方から他方までｙ方向に繋がっている。配線パターン６３は、平面視において、ｙ方向に長い矩形状である。
　複数の配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６のそれぞれに形成された配線パターン６１～６３は、平面視において、各配線パターンごとに略同じ領域に形成されている。具体的には、配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６にそれぞれ形成された配線パターン６１（６つの配線パターン６１）は、平面視において、略同じ領域（「第１パターン領域Ｆ１」）に形成されている。同様に、６つの配線パターン６２は、平面視において、別の略同じ領域（「第２パターン領域Ｆ２」）に形成されており、６つの配線パターン６３は、平面視において、さらに別の略同じ領域（「第３パターン領域Ｆ３」）に形成されている。図９～図１４において、第１パターン領域Ｆ１、第２パターン領域Ｆ２および第３パターン領域Ｆ３をそれぞれ太い破線で示している。
　回路基板６０は、図９～図１４に示すように、平面視において、複数の絶縁領域６５～６８を含んでいる。複数の絶縁領域６５～６８は、各配線パターン６１～６３が互いに離間することで形成される領域である。
　図９～図１４に示すように、絶縁領域６５は、配線パターン６１と配線パターン６２との間に配置されている。絶縁領域６６は、配線パターン６１と配線パターン６３との間に配置されている。絶縁領域６７は、配線パターン６２と配線パターン６３との間に配置されている。絶縁領域６８は、平面視において、接続端子ＴＭの周囲に配置されている。絶縁領域６８は、平面視において、少なくとも、接続端子ＴＭの中心を基準に半径９ｍｍ程度の範囲に形成されている。各絶縁領域６５～６８は、各配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６に形成されている。複数の配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６における各絶縁領域６５～６８はそれぞれ、平面視において、互いに重なる。
　絶縁領域６５、絶縁領域６６および絶縁領域６７は、互いに繋がっている。絶縁領域６６と絶縁領域６７とで形成される複合領域は、回路基板６０の一対の第２端縁６０ｂの一方から他方まで、ｘ方向に繋がっている。絶縁領域６５は、回路基板６０のｘ２方向側の第１端縁６０ａから上記複合領域までｙ方向に繋がる。絶縁領域６５は、平面視において、ｙ方に延びている。絶縁領域６５は、その一部が屈曲している。
　回路基板６０は、図８～図１４に示すように、複数の端子接続部７０が形成されている。複数の端子接続部７０はそれぞれ、回路基板６０をｚ方向に貫通した貫通孔を含む。この貫通孔にはパワーモジュールＰＭの各信号端子５２が挿通される。複数の端子接続部７０は、一対のゲート接続部７１Ａ，７１Ｂ、一対のソースセンス接続部７２Ａ，７２Ｂ、および、一対の電流センス接続部７３Ａ，７３Ｂを含んでいる。ゲート接続部７１Ａ、ソースセンス接続部７２Ａおよび電流センス接続部７３Ａを合わせて、上アーム端子接続部７０Ａといい、ゲート接続部７１Ｂ、ソースセンス接続部７２Ｂおよび電流センス接続部７３Ｂを合わせて、下アーム端子接続部７０Ｂという。図９～図１４に示すように、回路基板６０のうち、上アーム端子接続部７０Ａおよび下アーム端子接続部７０Ｂよりもｙ２方向側の領域で、絶縁領域６５が屈曲している。
　ゲート接続部７１Ａは、ゲート信号端子５２１Ａが挿通され、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に導通する。ゲート接続部７１Ａは、配線パターン６１に導通する。ゲート接続部７１Ｂは、ゲート信号端子５２１Ｂが挿通され、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子に導通する。ゲート接続部７１Ｂは、配線パターン６２に導通する。
　ソースセンス接続部７２Ａは、ソースセンス信号端子５２２Ａが挿通され、スイッチング素子Ｑ１のソース端子に導通する。ソースセンス接続部７２Ａは、配線パターン６１に導通する。ソースセンス接続部７２Ｂは、ソースセンス信号端子５２２Ｂが挿通され、スイッチング素子Ｑ２のソース端子に導通する。ソースセンス接続部７２Ｂは、配線パターン６２に導通する。
　電流センス接続部７３Ａは、電流センス信号端子５２３Ａが挿通され、スイッチング素子Ｑ１の電流センス端子に導通する。電流センス接続部７３Ａは、配線パターン６１に導通する。電流センス接続部７３Ｂは、電流センス信号端子５２３Ｂが挿通され、スイッチング素子Ｑ２の電流センス端子に導通する。電流センス接続部７３Ｂは、配線パターン６２に導通する。
　ゲート接続部７１Ａ、ソースセンス接続部７２Ａおよび電流センス接続部７３Ａは、ｘ 方向に並んでいる。ゲート接続部７１Ａと電流センス接続部７３Ａとは、ソースセンス接続部７２Ａを挟んで、反対側に位置する。ゲート接続部７１Ａは、ソースセンス接続部７２Ａよりもｘ２方向側に位置し、電流センス接続部７３Ａは、ソースセンス接続部７２Ａよりもｘ１方向側に位置する。
　ゲート接続部７１Ｂ、ソースセンス接続部７２Ｂおよび電流センス接続部７３Ｂは、ｘ方向に並んでいる。ゲート接続部７１Ｂと電流センス接続部７３Ｂとは、ソースセンス接続部７２Ｂを挟んで、反対側に位置する。ゲート接続部７１Ｂは、ソースセンス接続部７２Ｂよりもｘ１方向側に位置し、電流センス接続部７３Ｂは、ソースセンス接続部７２Ｂよりもｘ２方向側に位置する。
　上アーム端子接続部７０Ａは、回路基板６０のｘ方向中央（図８の補助線ＡＬ２参照）よりも、ｘ２方向側に位置している。下アーム端子接続部７０Ｂは、回路基板６０のｘ方向中央（図８の補助線ＡＬ２参照）よりも、ｘ１方向側に位置している。上アーム端子接続部７０Ａおよび下アーム端子接続部７０Ｂは、回路基板６０のｙ方向中央（図８の補助線ＡＬ３参照）よりも、ｙ２方向側に位置している。
　複数の電子部品は、回路基板６０に実装されている。図１５は、回路基板６０上の部品レイアウトを示している。図１５においては、各配線パターン６１～６３を省略している。図１６は、部品レイアウトと配線レイアウトとの関係を示している。図１６においては、複数の電子部品を想像線（破線）で示している。
　複数の電子部品は、コネクタＣＮＴ１と、第１部品群と、第２部品群と、第３部品群と、を含んでいる。
　コネクタＣＮＴ１は、各電子部品の動作に必要な電力および入力信号を制御モジュールＣＭ１に入力するためのハードウェアインタフェースである。コネクタＣＮＴ１は、回路基板６０のｚ２方向側に搭載されている。コネクタＣＮＴ１は、直方体であり、平面視において、ｘ方向に延びる矩形状である。コネクタＣＮＴ１は、図１５および図１６に示すように、その長辺方向が、回路基板６０の長辺方向と同じとなるように、配置されている。コネクタＣＮＴ１の挿入口は、たとえば上方（ｚ２方向）を向いている。
　コネクタＣＮＴ１は、第３パターン領域Ｆ３上に配置され、配線パターン６３に接合されている。平面視において、図１６に示すように、コネクタＣＮＴ１と絶縁領域６５とは、ｙ方向に並んでいる。
　第１部品群は、図２に示す上アーム駆動回路１０Ａを構成する複数の電子部品の集まりである。第１部品群の一部の電子部品は、図１５および図１６に示すように、第１パターン領域Ｆ１に配置され、配線パターン６１に導通する。
　第２部品群は、図３に示す下アーム駆動回路２０Ａを構成する複数の電子部品の集まりである。第２部品群の一部は、図１５および図１６に示すように、第２パターン領域Ｆ２に配置され、配線パターン６２に導通する。
　第３部品群は、図４に示す共通回路３０Ａを構成する複数の電子部品の集まりである。第３部品群は、図１５および図１６に示すように、第１部品群の一部および第２部品群の一部とともに、第３パターン領域Ｆ３に配置され、配線パターン６３に導通する。
　サージ保護部１４は、図１５に示すように、上アーム端子接続部７０Ａの近くに配置されている。また、サージ保護部２４は、図１５に示すように、下アーム端子接続部７０Ｂの近くに配置されている。
　プリドライバ部１３は、図１５に示すように、ゲートドライバ部１２よりも、上アーム端子接続部７０Ａの近くに配置されている。また、プリドライバ部２３は、図１５に示すように、ゲートドライバ部２２よりも、下アーム端子接続部７０Ｂの近くに配置されている。
　絶縁トランス１１１および制御ＩＣ１２１はそれぞれ、図１６に示すように、平面視において、配線パターン６１、配線パターン６３および絶縁領域６６に重なっている。絶縁トランス１１１および制御ＩＣ１２１はそれぞれ、その内部の絶縁された部分を挟んで、一方側が配線パターン６１に接続され、他方側が配線パターン６３に接続されている。また、絶縁トランス２１１および制御ＩＣ２２１はそれぞれ、図１６に示すように、平面視において、配線パターン６２、配線パターン６３および絶縁領域６７に重なっている。絶縁トランス２１１および制御ＩＣ２２１はそれぞれ、その内部の絶縁された部分を挟んで、一方側が配線パターン６２に接続され、他方側が配線パターン６３に接続されている。
　電流制限回路１３１の複数の抵抗器は、たとえばチップ抵抗器で構成されている。電流制限回路２３１の複数の抵抗器は、たとえばチップ抵抗器で構成されている。
　各トランジスタ１３２，１３３と各トランジスタ２３２，２３３とは、異なる向きで配置されている。たとえば、図１７に示すように、各トランジスタ２３２，２３３に対して、各トランジスタ１３２，１３３が横向きに（およそ９０°傾けて）配置されている。具体的には、各トランジスタ１３２，１３３において封止樹脂から複数のリード端子が突き出る方向と、各トランジスタ２３２，２３３において封止樹脂から複数のリード端子が突き出る方向とが、およそ９０°ずれている。これにより、回路基板６０の平面視面積を小型化することが可能となる。
　各ダイオード１５１は、図１６に示すように、絶縁領域６８に配置されている。各ダイオード２５１は、図１６に示すように、絶縁領域６５に配置されている。各ダイオード２５１は、平面視において、下アーム端子接続部７０Ｂよりも、ｙ２方向側に配置されている。図１６に示す例においては、特に、各ダイオード２５１と下アーム端子接続部７０Ｂとが、ｙ方向に並んでいる。
　図１７は、半導体装置Ａ１のデバイス構造を示している。図１７は、半導体装置Ａ１のデバイス構造を示す平面図である。図１７に示すように、半導体装置Ａ１において、制御モジュールＣＭ１は、パワーモジュールＰＭの上に取り付けられている。図１７は、制御モジュールＣＭ１をパワーモジュールＰＭに取り付けた状態を示す平面図である。
　半導体装置Ａ１において、制御モジュールＣＭ１は、図１７に示すように、パワーモジュールＰＭの本体部５３１よりも、ｙ２方向に突き出ている。制御モジュールＣＭ１は、パワーモジュールＰＭの本体部５３１よりも、ｙ１方向にほとんど突き出ていない。平面視において、制御モジュールＣＭ１のｙ１方向側の端縁と、パワーモジュールＰＭの本体部５３１のｙ１方向側の端縁とは略一致している。
　図１７に示すように、回路基板６０は、本体部５３１よりもｙ２方向に突き出た突出部６９を含んでいる。突出部６９のｙ方向の寸法は、たとえば１０ｍｍ程度である。突出部６９には、接続端子ＴＭが配置されている。突出部６９に位置する絶縁領域６８には、複数のダイオード１５１が配置されており、突出部６９に位置する絶縁領域６５には、複数のダイオード２５１が配置されている。
　半導体装置Ａ１において、パワーモジュールＰＭの電力端子５１１，５１２は、図１７に示すように、制御モジュールＣＭ１の回路基板６０よりもｘ２方向に突き出ている。パワーモジュールＰＭの電力端子５１３，５１４は、図１７に示すように、制御モジュールＣＭ１の回路基板６０よりも、ｘ１方向に突き出ている。各端子台５３２は、制御モジュールＣＭ１の回路基板６０よりもｘ方向に突き出ている。
　図１７に示すように、制御モジュールＣＭ１の接続端子ＴＭと、パワーモジュールＰＭの電力端子５１１とは、たとえばワイヤハーネスＷＨによって、接続されている。これにより、接続端子ＴＭが、電力端子５１１に導通する。接続端子ＴＭと電力端子５１１との導通は、ワイヤハーネスＷＨに限定されない。接続端子ＴＭは、電力端子５１１に接続されるため、図１７に示すように、ｘ方向において、各電力端子５１３，５１４よりも各電力端子５１１，５１２の近くに配置されている。上記の通り、電力端子５１１は、スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子に導通している。スイッチング素子Ｑ１がオンのとき、回路基板６０側の電流が、各ダイオード１５１および接続端子ＴＭを介して、パワーモジュールＰＭ（スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子）に流れる。一方、スイッチング素子Ｑ１がオフのとき、各ダイオード１５１があるため、回路基板６０側には、電流は流れない。ただし、各ダイオード１５１には、高電圧が印加される。
　本開示の制御モジュールＣＭ１および半導体装置Ａ１の作用効果は、次の通りである。
　制御モジュールＣＭ１は、電力端子５１１に導通する接続端子ＴＭを備えている。電力端子５１１には、たとえば外部の直流電源に接続され、この外部の直流電源から電源電圧が印加されている。この構成によると、電源電流を検出するための専用の端子を備えないパワーモジュールＰＭであっても、接続端子ＴＭによって、制御モジュールＣＭ１に電源電流信号（ドレインセンス信号）を入力することができる。よって、制御モジュールＣＭ１は、パワーモジュールＰＭを制御する上で好ましい構成にすることが可能となる。
　制御モジュールＣＭ１では、接続端子ＴＭが突出部６９に配置されている。突出部６９は、平面視において、パワーモジュールＰＭの本体部５３１よりも突き出ている。接続端子ＴＭは、上記のとおり、電力端子５１１に導通する。そのため、接続端子ＴＭには、半導体装置Ａ１において比較的大きな電圧が印加されるので、この大きな電圧による影響（たとえば電磁ノイズ）も比較的大きい。そこで、接続端子ＴＭを突出部６９に配置することで、接続端子ＴＭの下方にはパワーモジュールＰＭが配置されない。これにより、接続端子ＴＭに印加される電圧によるパワーモジュールＰＭへの悪影響を抑制することができる。よって、制御モジュールＣＭ１は、パワーモジュールＰＭを制御する上で好ましい構成にすることが可能となる。
　制御モジュールＣＭ１は、スイッチング素子Ｑ１の短絡保護検知回路用の各ダイオード１５１を備えている。各ダイオード１５１は、接続端子ＴＭの周囲に配置された絶縁領域６８に配置されている。つまり、接続端子ＴＭのために設けられた絶縁領域６８に各ダイオード１５１が配置されている。スイッチング素子Ｑ１がオフのときに、各ダイオード１５１に高電圧が印加される。そのため、他の配線（各配線パターン６１～６３）に悪影響が生じないように、各ダイオード１５１の周囲は、配線パターン６１～６３を形成せず、絶縁領域にすることが好ましい。制御モジュールＣＭ１は、各ダイオード１５１を絶縁領域６８に配置しているため、各ダイオード１５１のための絶縁領域を別途設ける必要がなく、絶縁領域６８を有効に活用した部品配置にすることが可能となる。
　制御モジュールＣＭ１は、スイッチング素子Ｑ２の短絡保護検知回路用の各ダイオード２５１を備えている。各ダイオード２５１は、配線パターン６１と配線パターン６２とを 絶縁する絶縁領域６５に配置されている。つまり、配線パターン６１と配線パターン６２とを絶縁するための絶縁領域６５に各ダイオード２５１が配置されている。スイッチング素子Ｑ２がオフのときに、各ダイオード２５１に高電圧が印加される。そのため、他の配線（各配線パターン６１～６３）に悪影響が生じないように、各ダイオード２５１の周囲は、配線パターン６１～６３を形成せず、絶縁領域にすることが好ましい。制御モジュールＣＭ１は、各ダイオード２５１を絶縁領域６５に配置しているため、各ダイオード２５１のための絶縁領域を別途設ける必要がなく、絶縁領域６５を有効に活用した部品配置にすることが可能となる。
　制御モジュールＣＭ１では、プリドライバ部１３が上アーム端子接続部７０Ａの近くに配置されている。これにより、スイッチング素子Ｑ１がオンであるときの、プリドライバ部１３を通る電流経路と、スイッチング素子Ｑ１がオフであるときの、プリドライバ部１３を通る電流経路と、をそれぞれ短くすることができる。よって、上アーム駆動回路１０Ａにおいて、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作の遅延を抑制することができる。特に、スイッチング素子Ｑ１として、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴを用いた場合、スイッチング動作の応答性が高い。それ故、上記電流経路が長いと、スイッチング素子Ｑ１の応答性の高さを有効に活用できない。したがって、制御モジュールＣＭ１は、スイッチング素子Ｑ１をＳｉＣのＭＯＳＦＥＴで構成する上で、好ましい部品配置となる。
　制御モジュールＣＭ１では、プリドライバ部２３が下アーム端子接続部７０Ｂの近くに配置されている。これにより、スイッチング素子Ｑ２がオンであるときの、プリドライバ部２３を通る電流経路と、スイッチング素子Ｑ２がオフであるときの、プリドライバ部２３を通る電流経路と、をそれぞれ短くすることができる。よって、下アーム駆動回路２０Ａにおいて、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作の遅延を抑制することができる。特に、スイッチング素子Ｑ２として、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴを用いた場合、スイッチング動作の応答性が高い。それ故、上記電流経路が長いと、スイッチング素子Ｑ２の応答性の高さを有効に活用できない。したがって、制御モジュールＣＭ１は、スイッチング素子Ｑ２をＳｉＣのＭＯＳＦＥＴで構成する上で、好ましい部品配置となる。
　制御モジュールＣＭ１では、サージ保護部１４が上アーム端子接続部７０Ａの近くに配置されている。この構成によると、サージ保護部１４と上アーム端子接続部７０Ａとの配線距離を短くすることが可能となる。サージ保護部１４によるサージ電圧の保護にはサージ保護部１４とスイッチング素子Ｑ１との配線距離を短くすることが好ましい。したがって、制御モジュールＣＭ１は、スイッチング素子Ｑ１をサージ電圧から保護する上で好ましい部品配置にすることが可能となる。
　制御モジュールＣＭ１では、サージ保護部２４が下アーム端子接続部７０Ｂの近くに配置されている。この構成によると、サージ保護部２４と下アーム端子接続部７０Ｂとの配線距離を短くすることが可能となる。サージ保護部２４によるサージ電圧の保護にはサージ保護部２４とスイッチング素子Ｑ２との配線距離を短くすることが好ましい。したがって、制御モジュールＣＭ１は、スイッチング素子Ｑ２をサージ電圧から保護する上で好ましい部品配置にすることが可能となる。
　制御モジュールＣＭ１では、コネクタＣＮＴ１と絶縁領域６５とがｙ方向に並んでいる。絶縁領域６５は、配線パターン６１と配線パターン６２との間に位置する。この構成によると、上アーム駆動回路１０Ａから上アーム端子接続部７０Ａまでの配線距離と、下アーム駆動回路２０Ａから下アーム端子接続部７０Ｂまでの配線距離との、距離差を小さくできる。したがって、上アーム駆動回路１０Ａと下アーム駆動回路２０Ａとにおける配線インピーダンスの偏りを抑制することができる。よって、制御モジュールＣＭ１は、パワーモジュールＰＭを制御する上で好ましい構成にすることが可能となる。
　制御モジュールＣＭ１では、絶縁領域６５の一部が屈曲している。本開示の制御モジュールと異なり、絶縁領域６５が屈曲していない場合、配線パターン６１の平面視面積と配線パターン６２の平面視面積との差が大きくなりうる。これは、絶縁領域６８が形成されているためである。一方、制御モジュールＣＭ１では、絶縁領域６５の一部を屈曲させることで、配線パターン６１の平面視面積と配線パターン６２の平面視面積との差を小さくすることができる。よって、制御モジュールＣＭ１は、パワーモジュールＰＭを制御する上で好ましい構成にすることが可能となる。
　半導体装置Ａ１は、制御モジュールＣＭ１を備えている。したがって、半導体装置Ａ１は、パワーモジュールＰＭにとって好ましい制御が可能となる。
　本実施形態においては、半導体装置Ａ１のパワーモジュールＰＭが、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を備えている場合を示したが、スイッチング素子Ｑ１の代わりに、ダイオード（たとえばＳｉＣ－ショットキーバリアダイオード）を備えていてもよい。ダイオードは、たとえばアノードがスイッチング素子Ｑ２のドレイン端子に接続され、カソードが端子Ｐに接続される。この場合、ソースセンス信号端子５２２Ａの代わりに、カソード信号端子が設けられる。また、ゲート信号端子５２１Ａが不要となるため、ゲート信号端子５２１Ａを設けなくてもよいし、ゲート信号端子５２１Ａの代わりに、アノード信号端子が設けられてもよい。
　本実施形態においては、電力端子５１１，５１２が電源端子、電力端子５１３，５１４が出力端子である場合を示したが、これに限定されず、電力端子５１３，５１４が電源端子、電力端子５１１，５１２が出力端子であってもよい。図１８～図２１は、パワーモジュールＰＭ（半導体装置Ａ１）の使用例を示している。図１８～図２１に示す例は、一例であって、これらに限定されない。図１８は、パワーモジュールＰＭをＤＣ／ＡＣインバータに用いた場合を示す回路図である。図１９は、パワーモジュールＰＭをＡＣ／ＤＣコンバータ（整流回路）に用いた場合を示す回路図である。図２０は、パワーモジュールＰＭを降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータに用いた場合を示す回路図である。図２１は、パワーモジュールＰＭを昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータに用いた場合を示す回路図である。図１８および図１９においては、２つのパワーモジュールＰＭを用いたフルブリッジ型である場合を示すが、１つのパワーモジュールＰＭを用いたハーフブリッジ型であってもよい。
　図１８および図２０の各例示では、電力端子５１１，５１２は電源端子として外部電源ＰＳが接続され、電力端子５１３，５１４は出力端子として負荷ＬＯが接続される。一方、図１９および図２１の各例示では、電力端子５１３，５１４は電源端子として外部電源ＰＳが接続され、電力端子５１１，５１２は出力端子として負荷ＬＯが接続される。また、図１９の例示では、外部電源ＰＳは交流電源であり、図１８，２０，２１の各例示では、外部電源ＰＳは直流電源である。以上のように、半導体装置Ａ１において、電力端子５１１，５１２を電源端子、電力端子５１３，５１４を出力端子としてもよいし、電力端子５１３，５１４を電源端子、電力端子５１１，５１２を出力端子としてもよい。また、電源端子に接続される外部電源は、直流電源であってもよいし、交流電源であってもよい。
　本開示にかかる制御モジュールおよび半導体装置は、上記した実施形態に限定されるものではない。本開示の制御モジュールおよび半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
　本開示にかかる制御モジュールおよび半導体装置は、以下の付記に関する実施形態を含む。
　付記１．
　本体部および電源端子を備えるパワーモジュールを制御する複数の電子部品と、
　第１方向において前記パワーモジュールの上に配置され、かつ、前記複数の電子部品が実装された回路基板と、
　前記電源端子に導通し、前記回路基板に形成された接続端子と、
を備えており、
　前記電源端子は、外部電源から電源電圧が印加され、
　前記回路基板は、前記第１方向に見て前記本体部よりも突き出た突出部を含んでおり、
　前記接続端子は、前記突出部に配置されている、制御モジュール。
　付記２．
　前記電源端子は、前記本体部の前記第１方向に直交する第２方向側に配置され、かつ、前記第１方向に見て前記回路基板よりも前記第２方向に突き出ており、
　前記突出部は、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向に突き出ている、付記１に記載の制御モジュール。
　付記３．
　前記電源端子は、前記外部電源の高電位側の端子に接続される第１端子部と、前記外部電源の低電位側の端子に接続される第２端子部とを含んでおり、
　前記接続端子は、前記第１端子部に接続されている、付記２に記載の制御モジュール。
　付記４．
　前記第１端子部と前記第２端子部とは、前記第３方向に並んでおり、
　前記突出部は、前記第３方向において、前記第２端子部に対して前記第１端子部が位置する方向に突き出ている、付記３に記載の制御モジュール。
　付記５．
　前記パワーモジュールは、上アームのスイッチング素子および下アームのスイッチング素子を備えており、
　前記複数の電子部品は、前記上アームのスイッチング素子および前記下アームのスイッチング素子の各スイッチング動作を制御する、付記２ないし付記４のいずれか１つに記載の制御モジュール。
　付記６．
　前記パワーモジュールは、前記各スイッチング動作によって前記電源電圧から変換された電圧を出力する出力端子をさらに備えており、
　前記出力端子は、前記第２方向において、前記電源端子が突き出た方向と反対方向に前記回路基板から突き出ている、付記５に記載の制御モジュール。
　付記７．
　前記接続端子は、前記第２方向において、前記出力端子よりも前記電源端子に近い、付記６に記載の制御モジュール。
　付記８．
　前記回路基板は、前記第１方向に見て、互いに離間する第１配線パターン、第２配線パターン、および、第３配線パターンを含んでおり、
　前記複数の電子部品の各々は、前記第１配線パターン、前記第２配線パターン、および、前記第３配線パターンのいずれかに接続されている、付記５ないし付記７のいずれか１つに記載の制御モジュール。
　付記９．
　前記パワーモジュールは、前記上アームのスイッチング素子に導通する第１信号端子と、前記下アームのスイッチング素子に導通する第２信号端子とを備えており、
　前記第１配線パターンは、前記第１信号端子に導通し、
　前記第２配線パターンは、前記第２信号端子に導通する、付記８に記載の制御モジュール。
　付記１０．
　前記第１信号端子および前記第２信号端子は、前記第１方向に延びる棒状であり、
　前記回路基板は、各々が前記第１方向に前記回路基板を貫通する第１端子接続部および第２端子接続部を含んでおり、
　前記第１端子接続部は、前記第１信号端子が挿通され、
　前記第２端子接続部は、前記第２信号端子が挿通され、
　前記第１端子接続部と前記第２端子接続部とは、前記第２方向に並んでいる、付記９に記載の制御モジュール。
　付記１１．
　前記第１端子接続部と前記第２端子接続部とは、前記第１方向に見て、前記パワーモジュールに重なり、かつ、前記第３方向において、前記回路基板の中央よりも、前記突出部が位置する側に配置されている、付記１０に記載の制御モジュール。
　付記１２．
　前記第１配線パターンと前記第２配線パターンとは、前記第２方向に並んでおり、
　前記第３配線パターンは、前記第１配線パターンおよび前記第２配線パターンのそれぞれと、前記第３方向に並んでいる、付記８ないし付記１１のいずれか１つに記載の制御モジュール。
　付記１３．
　前記回路基板は、前記第１配線パターンと前記第２配線パターンとの間に配置された第１絶縁領域と、前記第１配線パターンと前記第３配線パターンとの間に配置された第２絶縁領域と、前記第２配線パターンと前記第３配線パターンとの間に配置され第３絶縁領域と、をさらに含む、付記８ないし付記１２のいずれか１つに記載の制御モジュール。
　付記１４．
　前記複数の電子部品は、前記各スイッチング動作を制御するための信号が入力されるコネクタを含んでおり、当該コネクタは、前記第３配線パターンに接合されている、付記１３に記載の制御モジュール。
　付記１５．
　前記第１方向に見て、前記コネクタと前記第１絶縁領域とは、前記第３方向に並んでいる、付記１４に記載の制御モジュール。
　付記１６．
　前記複数の電子部品は、前記上アームのスイッチング素子のスイッチング動作を制御する第１部品群に属する電子部品と、前記下アームのスイッチング素子のスイッチング動作を制御する第２部品群に属する電子部品と、を含んでおり、
　前記第１部品群に属する少なくとも１つの電子部品は、前記第１配線パターンに接続されており、前記第２部品群に属する少なくとも１つの電子部品は、前記第２配線パターンに接続されている、付記１３ないし付記１５のいずれか１つに記載の制御モジュール。
　付記１７．
　前記第１部品群は、前記上アームのスイッチング素子の短絡保護検知回路用の第１ダイオードを含んでおり、
　前記回路基板は、前記第１方向に見て、前記接続端子の周囲に配置された第４絶縁領域をさらに含んでおり、
　前記第１ダイオードは、前記第４絶縁領域に配置されている、付記１６に記載の制御モジュール。
　付記１８．
　前記第２部品群は、前記下アームのスイッチング素子の短絡保護検知回路用の第２ダイオードを含んでおり、
　前記第２ダイオードは、前記第１絶縁領域に配置されている、付記１６または付記１７に記載の制御モジュール。
　付記１９．
　前記第１部品群は、前記上アームのスイッチング素子に駆動信号を出力する第１トランジスタを含み、
　前記第２部品群は、前記下アームのスイッチング素子に駆動信号を出力する第２トランジスタを含み、
　前記第１方向に見て、前記第１トランジスタの向きと前記第２トランジスタの向きとが異なっている、付記１６ないし付記１８のいずれか１つに記載の制御モジュール。
　付記２０．
　前記回路基板は、複数の絶縁層と、これら絶縁層を介して互いに離間し且つ互いに積層された複数の配線層とを有しており、
　前記第１絶縁領域、前記第２絶縁領域、および、前記第３絶縁領域は、前記複数の配線層の各々に形成されており、
　前記複数の配線層の各々に形成された前記第１絶縁領域は、前記第１方向に見て、互いに重なり、
　前記複数の配線層の各々に形成された前記第２絶縁領域は、前記第１方向に見て、互いに重なり、
　前記複数の配線層の各々に形成された前記第３絶縁領域は、前記第１方向に見て、互いに重なる、付記１３ないし付記１９のいずれか１つに記載の制御モジュール。
　付記２１．
　前記接続端子は、ネジ端子である、付記１ないし付記２０のいずれか１つに記載の制御モジュール。
　付記２２．
　付記１ないし付記２１のいずれか１つに記載の制御モジュールと、
　前記パワーモジュールと、を備える半導体装置。
　付記２３．
　前記接続端子と前記電源端子とを接続するワイヤハーネスをさらに備える、付記２２に記載の半導体装置。
Ａ１　　　　：半導体装置
ＣＭ１　　　：制御モジュール
１０Ａ　　　：上アーム駆動回路
２０Ａ　　　：下アーム駆動回路
１１，２１　：絶縁電源部
１１１，２１１：絶縁トランス
１１２，２１２：電源ＩＣ
１２，２２　：ゲートドライバ部
１２１，２２１：制御ＩＣ
１３，２３　：プリドライバ部
１３１，２３１：電流制限回路
１３２，１３３，２３２，２３３：トランジスタ
１３４，１３５，２３４，２３５：バイアスコンデンサ
１４，２４　：サージ保護部
１５，２５　：短絡保護部
１５１，２５１：ダイオード
１６，２６　：二次側電源部
１７，２７　：電圧保護部
１７１，２７１：コンパレータ
Ｒ１，Ｒ２　：抵抗
３０Ａ　　　：共通回路
３１　　　　：入力フィルタ部
３２　　　　：一次側電源部
３３　　　　：論理回路部
６０　　　　：回路基板
６０ａ　　　：第１端縁
６０ｂ　　　：第２端縁
６０ｃ　　　：凹部
Ｌｙ１～Ｌｙ６：配線層
Ｆ１　　　　：第１パターン領域
Ｆ２　　　　：第２パターン領域
Ｆ３　　　　：第３パターン領域
６１，６２，６３：配線パターン
６５～６８　：絶縁領域
６９　　　　：突出部
７０　　　　：端子接続部
７０Ａ　　　：上アーム端子接続部
７０Ｂ　　　：下アーム端子接続部
７１Ａ，７１Ｂ：ゲート接続部
７２Ａ，７２Ｂ：ソースセンス接続部
７３Ａ、７３Ｂ：電流センス接続部
ＴＭ　　　　：接続端子
ＣＮＴ１　　：コネクタ
ＰＭ　　　　：パワーモジュール
ＳＷ　　　　：スイッチング回路
Ｑ１，Ｑ２　：スイッチング素子
ＮＴ　　　　：ナット
５１１～５１４：電力端子
５２　　　　：信号端子
５２１Ａ，５２１Ｂ：ゲート信号端子
５２２Ａ，５２２Ｂ：ソースセンス信号端子
５２３Ａ，５２３Ｂ：電流センス信号端子
５３　　　　：ケース
５３１　　　：本体部
５３２　　　：端子台
５３３，５３４：取付孔
５４　　　　：天板
ＷＨ　　　　：ワイヤハーネス

Claims (23)

  1. 　本体部および電源端子を備えるパワーモジュールを制御する複数の電子部品と、
    　第１方向において前記パワーモジュールの上に配置され、かつ、前記複数の電子部品が実装された回路基板と、
    　前記電源端子に導通し、前記回路基板に形成された接続端子と、
    を備えており、
    　前記電源端子は、外部電源から電源電圧が印加され、
    　前記回路基板は、前記第１方向に見て前記本体部よりも突き出た突出部を含んでおり、
    　前記接続端子は、前記突出部に配置されている、制御モジュール。
  2. 　前記電源端子は、前記本体部の前記第１方向に直交する第２方向側に配置され、かつ、前記第１方向に見て前記回路基板よりも前記第２方向に突き出ており、
    　前記突出部は、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向に突き出ている、請求項１に記載の制御モジュール。
  3. 　前記電源端子は、前記外部電源の高電位側の端子に接続される第１端子部と、前記外部電源の低電位側の端子に接続される第２端子部とを含んでおり、
    　前記接続端子は、前記第１端子部に接続されている、請求項２に記載の制御モジュール。
  4. 　前記第１端子部と前記第２端子部とは、前記第３方向に並んでおり、
    　前記突出部は、前記第３方向において、前記第２端子部に対して前記第１端子部が位置する方向に突き出ている、請求項３に記載の制御モジュール。
  5. 　前記パワーモジュールは、上アームのスイッチング素子および下アームのスイッチング素子を備えており、
    　前記複数の電子部品は、前記上アームのスイッチング素子および前記下アームのスイッチング素子の各スイッチング動作を制御する、請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載の制御モジュール。
  6. 　前記パワーモジュールは、前記各スイッチング動作によって前記電源電圧から変換された電圧を出力する出力端子をさらに備えており、
    　前記出力端子は、前記第２方向において、前記電源端子が突き出た方向と反対方向に前記回路基板から突き出ている、請求項５に記載の制御モジュール。
  7. 　前記接続端子は、前記第２方向において、前記出力端子よりも前記電源端子に近い、請求項６に記載の制御モジュール。
  8. 　前記回路基板は、前記第１方向に見て、互いに離間する第１配線パターン、第２配線パターン、および、第３配線パターンを含んでおり、
    　前記複数の電子部品の各々は、前記第１配線パターン、前記第２配線パターン、および、前記第３配線パターンのいずれかに接続されている、請求項５ないし請求項７のいずれか１つに記載の制御モジュール。
  9. 　前記パワーモジュールは、前記上アームのスイッチング素子に導通する第１信号端子と、前記下アームのスイッチング素子に導通する第２信号端子とを備えており、
    　前記第１配線パターンは、前記第１信号端子に導通し、
    　前記第２配線パターンは、前記第２信号端子に導通する、請求項８に記載の制御モジュール。
  10. 　前記第１信号端子および前記第２信号端子は、前記第１方向に延びる棒状であり、
    　前記回路基板は、各々が前記第１方向に前記回路基板を貫通する第１端子接続部および第２端子接続部を含んでおり、
    　前記第１端子接続部は、前記第１信号端子が挿通され、
    　前記第２端子接続部は、前記第２信号端子が挿通され、
    　前記第１端子接続部と前記第２端子接続部とは、前記第２方向に並んでいる、請求項９に記載の制御モジュール。
  11. 　前記第１端子接続部と前記第２端子接続部とは、前記第１方向に見て、前記パワーモジュールに重なり、かつ、前記第３方向において、前記回路基板の中央よりも、前記突出部が位置する側に配置されている、請求項１０に記載の制御モジュール。
  12. 　前記第１配線パターンと前記第２配線パターンとは、前記第２方向に並んでおり、
    　前記第３配線パターンは、前記第１配線パターンおよび前記第２配線パターンのそれぞれと、前記第３方向に並んでいる、請求項８ないし請求項１１のいずれか１つに記載の制御モジュール。
  13. 　前記回路基板は、前記第１配線パターンと前記第２配線パターンとの間に配置された第１絶縁領域と、前記第１配線パターンと前記第３配線パターンとの間に配置された第２絶縁領域と、前記第２配線パターンと前記第３配線パターンとの間に配置され第３絶縁領域と、をさらに含む、請求項８ないし請求項１２のいずれか１つに記載の制御モジュール。
  14. 　前記複数の電子部品は、前記各スイッチング動作を制御するための信号が入力されるコネクタを含んでおり、当該コネクタは、前記第３配線パターンに接合されている、請求項１３に記載の制御モジュール。
  15. 　前記第１方向に見て、前記コネクタと前記第１絶縁領域とは、前記第３方向に並んでいる、請求項１４に記載の制御モジュール。
  16. 　前記複数の電子部品は、前記上アームのスイッチング素子のスイッチング動作を制御する第１部品群に属する電子部品と、前記下アームのスイッチング素子のスイッチング動作を制御する第２部品群に属する電子部品と、を含んでおり、
    　前記第１部品群に属する少なくとも１つの電子部品は、前記第１配線パターンに接続されており、前記第２部品群に属する少なくとも１つの電子部品は、前記第２配線パターンに接続されている、請求項１３ないし請求項１５のいずれか１つに記載の制御モジュール。
  17. 　前記第１部品群は、前記上アームのスイッチング素子の短絡保護検知回路用の第１ダイオードを含んでおり、
    　前記回路基板は、前記第１方向に見て、前記接続端子の周囲に配置された第４絶縁領域をさらに含んでおり、
    　前記第１ダイオードは、前記第４絶縁領域に配置されている、請求項１６に記載の制御モジュール。
  18. 　前記第２部品群は、前記下アームのスイッチング素子の短絡保護検知回路用の第２ダイオードを含んでおり、
    　前記第２ダイオードは、前記第１絶縁領域に配置されている、請求項１６または請求項１７に記載の制御モジュール。
  19. 　前記第１部品群は、前記上アームのスイッチング素子に駆動信号を出力する第１トランジスタを含み、
    　前記第２部品群は、前記下アームのスイッチング素子に駆動信号を出力する第２トランジスタを含み、
    　前記第１方向に見て、前記第１トランジスタの向きと前記第２トランジスタの向きとが異なっている、請求項１６ないし請求項１８のいずれか１つに記載の制御モジュール。
  20. 　前記回路基板は、複数の絶縁層と、これら絶縁層を介して互いに離間し且つ互いに積層された複数の配線層とを有しており、
    　前記第１絶縁領域、前記第２絶縁領域、および、前記第３絶縁領域は、前記複数の配線層の各々に形成されており、
    　前記複数の配線層の各々に形成された前記第１絶縁領域は、前記第１方向に見て、互いに重なり、
    　前記複数の配線層の各々に形成された前記第２絶縁領域は、前記第１方向に見て、互いに重なり、
    　前記複数の配線層の各々に形成された前記第３絶縁領域は、前記第１方向に見て、互いに重なる、請求項１３ないし請求項１９のいずれか１つに記載の制御モジュール。
  21. 　前記接続端子は、ネジ端子である、請求項１ないし請求項２０のいずれか１つに記載の制御モジュール。
  22. 　請求項１ないし請求項２１のいずれか１つに記載の制御モジュールと、
    　前記パワーモジュールと、を備える半導体装置。
  23. 　前記接続端子と前記電源端子とを接続するワイヤハーネスをさらに備える、請求項２２に記載の半導体装置。
PCT/JP2020/030611 2019-08-21 2020-08-11 制御モジュールおよび半導体装置 WO2021033600A1 (ja)

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