WO2021080016A1 - 半導体モジュールを含む電子装置 - Google Patents

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WO2021080016A1
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semiconductor module
wiring
connection wiring
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修平 宮地
齋藤 敦
敏博 藤田
昇 長瀬
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株式会社デンソー
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    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/1009Electromotor

Definitions

  • This disclosure relates to an electronic device including a semiconductor module.
  • Patent Document 1 describes a wiring board including two power conversion circuits for driving and controlling an electric motor in an electric power steering device.
  • the two power conversion circuits are formed substantially symmetrically with respect to the center line of the wiring board, and are arranged adjacent to each other so as to be a positive electrode side power supply path on the center side and a negative electrode side power supply path on the peripheral side. Further, a terminal portion is arranged on the peripheral edge thereof.
  • the high potential side MOSFET, the low potential side MOSFET, and the phase relay MOSFET which are installed as switching elements constituting the power conversion circuit, are each packaged individually. It is composed of semiconductor modules. Therefore, in order to connect the three semiconductor modules, it is necessary to install wiring around the semiconductor modules, and the impedance and inductance have to be increased by the wiring. In addition, it was necessary to secure a space for installing the wiring on the wiring board.
  • the present disclosure provides an electronic device applied to an electric motor.
  • This electronic device includes a wiring board, an electric connection wiring arranged substantially in the center of the wiring board, and a plurality of motor connections arranged on the peripheral side of the wiring board with respect to the electric connection wiring and connected to the electric motor.
  • a plurality of semiconductor modules including wiring, a plurality of semiconductor elements, and a resin mold for integrally sealing the plurality of semiconductor elements are provided.
  • the plurality of semiconductor modules are arranged at positions on the electrical connection wiring or on the peripheral side of the electrical connection wiring and on the central side of the motor connection wiring, and the plurality of semiconductors are included in the electrical connection wiring. At least some of the electrodes on the module are mounted.
  • a plurality of semiconductor modules in which a plurality of semiconductor elements are integrally sealed in a resin mold are on the electrical connection wiring or on the peripheral side thereof, and on the central side of the motor connection wiring. It is placed in a certain position.
  • integrally sealing a plurality of semiconductor elements in a resin mold it is possible to simplify the wiring for connecting the semiconductor elements arranged on the wiring board.
  • at least a part of electrodes of a plurality of semiconductor modules on the electrical connection wiring at least a part of the semiconductor module and the electrical connection wiring can be arranged so as to overlap each other, and the wiring is installed around the semiconductor module. The area can be reduced.
  • the wiring board it is possible to simplify the wiring for connecting a plurality of motors and a plurality of semiconductor elements, reduce the space for wiring, and reduce the impedance and inductance of the wiring. it can.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of an electric power steering system to which the electronic device according to the first embodiment can be applied.
  • FIG. 2 is a plan view of the electronic device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of the semiconductor module provided in the electronic device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the element structure of the semiconductor element in the semiconductor module shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a motor drive circuit to which the electronic device shown in FIG. 2 can be applied.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of an electric power steering system to which the electronic device according to the first embodiment can be applied.
  • FIG. 2 is a plan view of the electronic device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of the semiconductor module provided in the electronic device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG.
  • FIG. 7 is a plan view of the electronic device according to the modified example.
  • FIG. 8 is a plan view and a cross-sectional view of the electronic device according to the modified example.
  • FIG. 9 is a plan view of the semiconductor module provided in the electronic device shown in FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
  • FIG. 11 is a plan view of the electronic device according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a motor drive circuit to which the electronic device shown in FIG. 11 can be applied.
  • FIG. 13 is a plan view of the electronic device according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of a motor drive circuit to which the electronic device shown in FIG. 13 can be applied.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of a motor drive circuit to which the electronic device shown in FIG. 13 can be applied.
  • FIG. 15 is a plan view of the electronic device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 16 is a plan view of the electronic device according to the modified example.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of a motor drive circuit to which the electronic devices shown in FIGS. 15 and 16 can be applied.
  • FIG. 18 is a plan view of the electronic device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram showing an example of a motor drive circuit to which the electronic device shown in FIG. 18 can be applied.
  • FIG. 20 is a plan view of the electronic device according to the sixth embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of a motor drive circuit to which the electronic device shown in FIG. 20 can be applied.
  • FIG. 22 is a plan view of the electronic device according to the modified example.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of a motor drive circuit to which the electronic device shown in FIG. 20 can be applied.
  • FIG. 23 is a diagram showing an example of a motor drive circuit to which the electronic device shown in FIG. 22 can be applied.
  • FIG. 24 is a plan view showing a state in which the electrical connection wiring is removed in the electronic device according to the seventh embodiment.
  • FIG. 25 is a plan view showing a state in which the electrical connection wiring is installed in the electronic device shown in FIG. 24.
  • FIG. 26 is a plan view of the semiconductor module provided in the electronic device shown in FIG. 24.
  • FIG. 27 is a plan view showing a state in which the resin mold is removed in the semiconductor module shown in FIG. 26.
  • FIG. 28 is a sectional view taken along line XXVIII-XXVIII of FIG. 27.
  • FIG. 29 is a sectional view taken along line XXIX-XXIX of FIG.
  • FIG. 30 is a plan view of the electronic device according to the modified example.
  • FIG. 31 is a diagram showing a mounting example of the semiconductor module shown in FIGS. 26 to 29.
  • FIG. 32 is a diagram showing a mounting example of the semiconductor module shown in FIGS. 26 to 29.
  • FIG. 33 is a plan view showing a semiconductor module according to a modified example.
  • FIG. 34 is a perspective view showing a state in which the resin mold is removed in the semiconductor module shown in FIG. 33.
  • FIG. 35 is a plan view showing a state in which the resin mold is removed in the semiconductor module shown in FIG. 33.
  • FIG. 36 is a cross-sectional view taken along the line XXXVI-XXXVI of FIG. 35.
  • the electronic device 100 according to the first embodiment can be applied to a drive circuit of an electric power steering system (EPS) 80 of a vehicle as shown in FIG.
  • the EPS 80 includes a steering wheel 90, a steering shaft 91, a pinion gear 92, a rack shaft 93, and an EPS device 81 that form a steering wheel.
  • a steering shaft 91 is connected to the steering wheel 90.
  • a pinion gear 92 is provided at the tip of the steering shaft 91.
  • the pinion gear 92 meshes with the rack shaft 93.
  • Wheels 95 are rotatably connected to both ends of the rack shaft 93 via a tie rod or the like.
  • the EPS device 81 includes a torque sensor 94, a speed reducer 96, and an electric motor 40 integrated with electromechanics.
  • the torque sensor 94 is provided on the steering shaft 91 and detects the steering torque Trq, which is the output torque of the steering shaft 91.
  • the electric motor 40 includes a rotary electric machine section 41 and an energization circuit section 42.
  • the rotary electric machine unit 41 generates the detected steering torque Trq and the auxiliary torque according to the steering direction of the steering wheel 90.
  • the energizing circuit unit 42 controls the drive of the rotary electric machine unit 41.
  • the speed reducer 96 transmits auxiliary torque to the steering shaft 91 while decelerating the rotation of the rotation shaft of the rotor of the rotary electric machine unit 41.
  • FIG. 2 is a view of the electronic device 100 as viewed from the rotary electric machine unit 41 side.
  • the electronic device 100 includes a substantially circular wiring board 101 and a fixing portion 102 provided on the peripheral edge of the wiring board 101.
  • the fixing portion 102 is provided with a hole portion to which the electronic device 100 can be fixed on the rotary electric machine portion 41 side by screwing in a bolt.
  • the electronic device 100 further includes a first motor output terminal 111, a second motor output terminal 112, a third motor output terminal 113, a first motor connection wiring 114, a second motor connection wiring 115, and a third motor. It includes a connection wiring 116, a first semiconductor module 120, a second semiconductor module 130, a third semiconductor module 140, an electrical connection wiring 150, and a power supply terminal 160. These configurations are installed on the surface of the wiring board 101 on the rotary electric machine unit 41 side.
  • the electrical connection wiring 150 is arranged at a position that is closer to the center of the wiring board 101 in the x direction in the positive direction (to the right in FIG. 2) and extends in the y direction.
  • the electrical connection wiring 150 is connected to the main battery that supplies power to the EPS 80 via the power supply terminal 160.
  • the first motor connection wiring 114 extends substantially linearly from the first motor output terminal 111 toward the center side (negative direction side of the x-axis) of the wiring board 101 on which the electrical connection wiring 150 is arranged.
  • the second motor connection wiring 115 extends substantially linearly from the second motor output terminal 112 toward the center side (negative direction side of the x-axis) of the wiring board 101 on which the electrical connection wiring 150 is arranged.
  • the third motor connection wiring 116 extends substantially linearly from the third motor output terminal 113 toward the center side (negative direction side of the x-axis) of the wiring board 101 on which the electrical connection wiring 150 is arranged. There is.
  • the wiring directions of the first motor connection wiring 114, the second motor connection wiring 115, and the third motor connection wiring 116 are in the direction toward the electrical connection wiring 150 (x direction), and the first motor connection wiring 114 and the first
  • the arrangement direction of the two-motor connection wiring 115 and the third motor connection wiring 116 is a direction (y direction) orthogonal to the wiring direction on the wiring board 101.
  • the first semiconductor module 120 is arranged between the first motor connection wiring 114 and the electrical connection wiring 150.
  • the second semiconductor module 130 is arranged between the second motor connection wiring 115 and the electrical connection wiring 150.
  • the third semiconductor module 140 is arranged between the third motor connection wiring 116 and the electrical connection wiring 150.
  • the first semiconductor module 120, the second semiconductor module 130, and the third semiconductor module 140 are semiconductor modules having the same structure, and as shown in FIGS. 3 and 4, the shapes when viewed from above are in the x direction.
  • Four external terminals 121 project in the positive direction of the x-axis and four external terminals 122 in the negative direction of the x-axis from a substantially rectangular resin mold 125 having two opposing sides and two opposing sides in the y direction. It has a prominent appearance.
  • the first semiconductor module 120 is arranged so as to be substantially parallel to the wiring direction (x direction) of the first motor connection wiring 114 when viewed from above.
  • the first semiconductor module 120 when the first semiconductor module 120 is viewed from above, two opposite sides of the four sides of the upper surface having a substantially rectangular shape are substantially parallel to the wiring direction of the first motor connection wiring 114. It is arranged so as to be. Similarly, the second semiconductor module 130 and the third semiconductor module 140 are also substantially parallel to the wiring directions (x directions) of the second motor connection wiring 115 and the third motor connection wiring 116, respectively, when viewed from above. Is located in. More specifically, when the second semiconductor module 130 and the third semiconductor module 140 are viewed from above, the two opposite sides of the four sides of the upper surface, which are substantially rectangular, are the second motor connection wirings, respectively. It is arranged so as to be substantially parallel to the wiring direction of the 115 and the third motor connection wiring 116.
  • the first semiconductor module 120 includes a first semiconductor element unit 123, a second semiconductor element unit 124, a resin mold 125, and external terminals 121 and 122.
  • the first semiconductor element unit 123 includes a semiconductor element 123b, a first electrode 123c, and a second electrode 123a.
  • the second semiconductor element unit 124 includes a semiconductor element 124b, a first electrode 124c, and a second electrode 124a.
  • the resin mold 125 integrally seals the first semiconductor element portion 123 and the second semiconductor element portion 124.
  • the semiconductor elements 123b and 124b are vertical insulated gate semiconductor elements having the same element structure and having the element structure as shown in FIG. More specifically, it is a power MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effective Transistor: MOSFET).
  • MOSFET Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effective Transistor: MOSFET
  • the semiconductor elements 123b and 124b include a semiconductor substrate 60, a source electrode 71, and a drain electrode 72.
  • the source electrode 71 is formed in contact with the upper surface 60u of the semiconductor substrate 60.
  • the drain electrode 72 is formed in contact with the lower surface 60b of the semiconductor substrate 60.
  • the upper surface 60u corresponds to the first surface
  • the lower surface 60b corresponds to the second surface.
  • the n + region 61, the n ⁇ region 62, and the p + region 63 are laminated on the semiconductor substrate 60 in this order from the lower surface 60b side.
  • An n + region 64 is formed on a part of the upper surface side of the p + region 63.
  • a trench 73 is formed from the upper surface 60u of the semiconductor substrate 60, penetrating the n + region 64 and the p + region 63, and reaching the upper surface side of the n ⁇ region 62.
  • a gate insulating film 74 is formed on the inner wall surface of the trench 73, and the trench 73 is filled with the gate electrode 75 in a state of being insulated from the semiconductor substrate 60 by the gate insulating film 74.
  • the upper surface of the gate electrode 75 is covered with an insulating film 76, and the gate electrode 75 and the source electrode 71 are insulated by the insulating film 76.
  • the material of the semiconductor substrate 60 is not particularly limited, and examples thereof include silicon (Si), silicon carbide (SiC), and gallium nitride (GaN).
  • the source electrode 71 corresponds to the first electrode, and among the external terminals, the source terminal electrically connected to the source electrode 71 corresponds to the first terminal.
  • the drain electrode 72 corresponds to the second electrode, and among the external terminals, the drain terminal electrically connected to the drain electrode 72 corresponds to the second terminal.
  • the semiconductor elements 123b and 124b are oriented so that the source electrode 71 is on the rotary electric machine portion 41 side (positive direction side of the z-axis) and the drain electrode is on the opposite side (negative direction side of the z-axis), respectively, and the longitudinal direction is It is arranged so as to be in the x direction.
  • the semiconductor element 123b and the semiconductor element 124b are integrally sealed in a state of being arranged side by side in the y-axis direction in the same direction.
  • the gate pad of the semiconductor element 123b and the gate pad of the semiconductor element 124b are provided at the same position in each semiconductor element.
  • the drain terminals of the semiconductor element 123b are the external terminals 121a and 121b connected to the second electrode 123a, and the source terminals are the external terminals 122b connected to the first electrode 123c.
  • the gate terminal is an external terminal 122a.
  • the drain terminal of the semiconductor element 124b is an external terminal 122c, 122d connected to the second electrode 124a, the source terminal is an external terminal 121c connected to the first electrode 124c, and the gate terminal is an external terminal. It is 121d.
  • the semiconductor elements 123b and 124b are oriented so that their longitudinal directions are parallel to the x direction, which is the wiring direction of the first motor connection wiring 114, the second motor connection wiring 115, and the third motor connection wiring 116, and the first motor.
  • the connection wiring 114, the second motor connection wiring 115, and the third motor connection wiring 116 are arranged side by side in the y direction perpendicular to the wiring direction.
  • the external terminals 121a and 121b, which are the drain terminals of the semiconductor element 123b, and the external terminals 121c, which are the source power terminals of the semiconductor element 124b, are joined on the first motor connection wiring 114 via solder.
  • the external terminals 122c and 122d, which are the drain terminals of the semiconductor element 124b, are joined on the electrical connection wiring 150 via solder.
  • the external terminals protruding in the positive direction of the x-axis of the second semiconductor module 130 are joined on the second motor connection wiring 115 via solder.
  • the external terminals protruding in the negative direction of the x-axis of the second semiconductor module 130 are joined on the electrical connection wiring 150 via solder.
  • the external terminals protruding in the positive direction of the x-axis of the third semiconductor module 140 are joined on the third motor connection wiring 116 via solder.
  • the external terminals protruding in the negative direction of the x-axis of the third semiconductor module 140 are joined on the electrical connection wiring 150 via solder.
  • the electronic device 100 is applied to the motor drive circuit shown in FIG. As shown in FIG. 6, as the rotary electric machine unit 41, a permanent magnet field type or a winding field type can be used.
  • the stator of the rotary electric machine unit 41 includes a winding group M.
  • the winding group M includes a star-shaped U-phase winding U, a V-phase winding V, and a W-phase winding W.
  • the first ends of each of the U, V, W phase windings U, V, W are connected at a neutral point.
  • the U, V, W phase windings U, V, W are offset by 120 ° at the electric angle ⁇ e.
  • the energization circuit unit 42 includes an inverter INV as a power converter, a power supply relay SR, a reverse connection protection relay SC, and the like.
  • the inverter INV includes a switch group SU, SV, and SW including a pair of upper arm switch and lower arm switch.
  • the second end of the U-phase winding U is connected to the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SU.
  • the second end of the V-phase winding V is connected to the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SV.
  • the second end of the W-phase winding W is connected to the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SW.
  • the high potential side terminal H of the upper arm switch of the switch group SU, SV, SW is connected to the positive electrode terminal of the battery V which is a DC power supply via the power relay SR, the reverse connection protection relay SC, and the inductor L.
  • a bypass capacitor C is connected in parallel with the battery V.
  • the negative electrode terminal of the battery V is connected to the ground.
  • the low potential side terminals of the lower arm switches of the switch group SU, SV, and SW are connected to the ground via the resistors RU, RV, and RW.
  • the switching element constituting the switch group SU As the switching element constituting the switch group SU, SV, SW, MOSFETs as illustrated in the semiconductor elements 123b, 124b can be used.
  • the source electrode of the MOSFET used as the upper arm switch and the drain electrode of the MOSFET used as the lower arm switch are connected and connected in series.
  • the first semiconductor module 120 can be used as a semiconductor module in which the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SU are integrated.
  • the second semiconductor module 130 can be used as a semiconductor module in which the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SV are integrated.
  • the third semiconductor module 140 can be used as a semiconductor module in which the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SW are integrated.
  • the first semiconductor module 120, the second semiconductor module 130, and the third semiconductor module 140 can be applied to the inverter INV.
  • MOSFETs as illustrated in the semiconductor elements 123b and 124b can be used as the switching element constituting the power supply relay SR and the reverse connection protection relay SC.
  • the power relay SR and the reverse connection protection relay SC are connected in series by connecting the source electrodes of the MOSFETs to each other.
  • the body diodes can be used as freewheeling diodes. Therefore, although a freewheeling diode connected in antiparallel to each switch is not shown in FIG. 6, a freewheeling diode may be connected to each switch.
  • the energization circuit unit 42 detects the currents flowing through the resistors RU, RV, and RW, and outputs them as U, V, and W phase currents Iur, Ivr, and Iwr.
  • the energization circuit unit 42 includes an ECU mainly composed of a microcomputer, and the ECU operates each switch of the inverter INV in order to control the torque of the rotary electric machine unit 41 to the torque command value Tr *.
  • the torque command value Tr * is set based on, for example, the steering torque Trq detected by the torque sensor 94.
  • the energization circuit unit 42 calculates the electric angle ⁇ e of the rotary electric machine unit 41 based on the output signal of the angle sensor by the ECU.
  • the angle sensor for example, an angle sensor including a magnet which is a magnetizing unit provided on the rotor side of the rotary electric machine unit 41 and a magnetic detection element provided close to the magnet can be exemplified. it can.
  • the functions provided by the above-mentioned ECU can be provided, for example, by software recorded in a substantive memory device and a computer, hardware, or a combination thereof that executes the software.
  • the electronic device 100 can be applied to the energization circuit unit 42 corresponding to the drive circuit of the EPS 80. Further, the first semiconductor module 120, the second semiconductor module 130, and the third semiconductor module 140 can be applied to the switches SU, SV, and SW of the inverter circuit shown as the inverter INV, respectively.
  • the electrical connection wiring 150 is arranged substantially in the center of the wiring board 101 in the first direction (x direction), and is orthogonal to the first direction in the second direction (y). Extends in the direction).
  • the first motor connection wiring 114, the second motor connection wiring 115, and the third motor connection wiring 116 are arranged on the peripheral side of the wiring board 101 which is on the positive direction side of the x-axis with respect to the electrical connection wiring 150.
  • the first motor connection wiring 114, the second motor connection wiring 115, and the third motor connection wiring 116 are arranged in this order from the positive direction side to the negative direction side of the y-axis, and are arranged in the electrical connection wiring 150. It extends substantially parallel to the negative direction of the x-axis.
  • the semiconductor module 140 is arranged.
  • the first semiconductor module 120, the second semiconductor module 130, and the third semiconductor module 140 are between the electrical connection wiring 150 and the first motor connection wiring 114, the second motor connection wiring 115, and the third motor connection wiring 116, respectively.
  • This is a semiconductor module in which two semiconductor elements (MOSFETs) constituting the switch groups SU, SV, and SW arranged in the above are integrally sealed in a resin mold.
  • the two semiconductor elements in the switch groups SU, SV, and SW are connected to each other in the resin mold, so that the two semiconductor elements are connected. It is not necessary to provide the wiring for this purpose on the wiring board 101 on the side (xy plane direction) of the resin mold.
  • the first semiconductor module 120, the second semiconductor module 130, and the third semiconductor module 140 are on the peripheral side of the electrical connection wiring 150, respectively, and the first motor connection wiring 114, the second motor connection wiring 115, and the third It is arranged on the center side of the motor connection wiring 116, and the drain terminals of the first semiconductor module 120, the second semiconductor module 130, and the third semiconductor module 140 are joined to the electrical connection wiring 150. Therefore, at least a part of the first semiconductor module 120, the second semiconductor module 130, and the third semiconductor module 140 and the electrical connection wiring 150 can be arranged so as to overlap each other, and the first semiconductor module 120, the second semiconductor module 130, and the third semiconductor module 130 can be arranged. The installation area of the wiring around the semiconductor module 140 can be reduced.
  • the wiring board 101 As a result, in the wiring board 101, the configurations of the first semiconductor module 120, the second semiconductor module 130, the third semiconductor module 140, the first motor connection wiring 114, the second motor connection wiring 115, the third motor connection wiring 116, and the like are connected.
  • the wiring to be performed can be simplified, the space for wiring can be reduced, and the impedance and inductance of the wiring can be reduced.
  • the first semiconductor module 120, the second semiconductor module 130, and the third semiconductor module 140 have an electrical connection wiring 150, a first motor connection wiring 114, a second motor connection wiring 115, and a third motor connection wiring 116, respectively. It is arranged so as to be substantially parallel to the connected motor connection wiring. Therefore, the length of the wiring from each motor output terminal 111 to 113 to the electrical connection wiring 150 can be made substantially the shortest. Further, in the first semiconductor module 120, the second semiconductor module 130, and the third semiconductor module 140, the extending directions of the external terminals 121 and 122 are the first motor connection wiring 114, the second motor connection wiring 115, and the third motor.
  • the first semiconductor module 120, the second semiconductor module 130, and the third semiconductor module 140 are abbreviated as the first motor connection wiring 114, the second motor connection wiring 115, and the third motor connection wiring 116, respectively. It can be easily arranged so as to be parallel.
  • the first semiconductor module 120, the second semiconductor module 130, and the third semiconductor module 140 are arranged so that the two semiconductor elements in the resin mold are substantially parallel to the y direction. Not limited to.
  • the first semiconductor module 220, the second semiconductor module 230, and the third semiconductor module 240 are semiconductor modules similar to the first semiconductor module 120 and the like, and are rotated by 90 ° counterclockwise with respect to the orientation in FIG. Arranged in the orientation.
  • the electrical connection wiring 250 extends substantially linearly along the y direction, which is the arrangement direction of the first semiconductor module 220, the second semiconductor module 230, and the third semiconductor module 240.
  • the electrical connection wiring 250 is in contact with a drain pad provided on the lower surface of one of the semiconductor elements (semiconductor element 124b on the upper arm side shown in FIGS. 3 and 6). Since the first semiconductor module 220, the second semiconductor module 230, and the third semiconductor module 240 are arranged on the electrical connection wiring 250, the mounting area on the wiring board 201 can be reduced. Since the other configurations of the electronic device 200 are the same as those of the electronic device 100, the description will be omitted by replacing the reference numbers in the 100s with the 200s.
  • the first semiconductor module 320, the second semiconductor module 330, and the third semiconductor module 340, two semiconductor elements in the resin mold are loaded in the thickness direction (z direction) of the wiring board 301. May be good.
  • the first semiconductor module 320, the second semiconductor module 330, and the third semiconductor module 340 are semiconductor modules having the same structure. Each configuration of the first semiconductor module 320 is applied to the second semiconductor module 330 or the third semiconductor module 340 by replacing the 320 series of the reference number with the 330 series or the 340 series.
  • the wiring board 301 has a resist layer 361, a substrate layer 362, a wiring layer 363, a substrate layer 364, a wiring layer 365, and a substrate layer from the surface on which the third semiconductor module 340 and the like are mounted.
  • 366 and the resist layer 367 are laminated substrates in which they are laminated in this order.
  • the substrate layer 362.364 is an insulating layer made of an insulator called a core material, and the wiring layers 363 and 365 are made of an electrode material such as copper.
  • the third motor connection wiring 316 and the electrical connection wiring 350 are provided on the substrate layer 362, and the third motor output terminal 313 is connected to the third motor connection wiring 316 on the substrate layer 362.
  • the resist layer 361 is formed on the third motor connection wiring 316 in a region from the vicinity of the installation surface of the third semiconductor module 340 to the front of the third motor output terminal 313, and the upper surface of the third motor output terminal 313 is formed. , Not covered by the resist layer 361.
  • the third motor output terminal 313 penetrates from the substrate layer 362 to the resist layer 367 in the thickness direction (z-axis direction) of the wiring board 301, and the wiring layers 363 and 365 are electrically connected to the third motor output terminal 313. It is connected to the.
  • the first semiconductor module 320 has a first semiconductor element unit 323 arranged on the positive direction side of the z-axis and a second semiconductor element unit 324 arranged on the negative direction side of the z-axis.
  • a resin mold 325 and external terminals 321 and 322 are provided.
  • the first semiconductor element unit 323 includes a semiconductor element 323b and a first electrode 323c.
  • the second semiconductor element unit 324 includes a semiconductor element 324b, a first electrode 324c, and a second electrode 324a.
  • the semiconductor elements 323b and 324b are MOSFETs having the same element structure as the semiconductor elements 123b and 124b, and are arranged so that the source electrode 71 side is on the positive side of the z-axis.
  • the first electrode 324c is bonded to the surface of the semiconductor element 324b on the source electrode 71 side and is bonded to the surface of the semiconductor element 323b on the drain electrode 72 side.
  • the resin mold 325 integrally seals the first semiconductor element portion 323 and the second semiconductor element portion 324.
  • the external terminal 321 is electrically connected to the semiconductor element 323b on the first semiconductor element portion 323 side.
  • the external terminal 322 is electrically connected to the semiconductor element 324b on the second semiconductor element portion 324 side.
  • the area of the first semiconductor module 320, the second semiconductor module 330, and the third semiconductor module 340 in the plane direction (xy direction) is large. It becomes smaller. As a result, the mounting area of each semiconductor module on the wiring board 301 can be made smaller.
  • the electrical connection wiring 350 is arranged in the arrangement direction of the first semiconductor module 320, the second semiconductor module 330, and the third semiconductor module 340. It extends substantially linearly along a certain y direction. Since the first semiconductor module 320, the second semiconductor module 330, and the third semiconductor module 340 are arranged on the electrical connection wiring 350 and are in contact with the drain pad electrically connected to the drain electrode 72 of the semiconductor element 324b, the wiring substrate The mounting area in 301 can be reduced. Further, in the electronic device 300, the wiring board 301 includes wiring layers 363 and 365 in the inner layer of the board.
  • the wiring layers 363 and 365 can be used as the negative electrode side power supply path shown in FIG.
  • the positive electrode side and the negative electrode side are arranged on the same layer of the wiring board. Since it is not necessary to arrange both of the power supply paths of the above, the board can be miniaturized.
  • the degree of freedom of arrangement is increased in each configuration arranged on the substrate, so that the wiring between the motor connection wiring and the electrical connection wiring and the semiconductor module It becomes easy to arrange each configuration in order to reduce the wiring distance installed in the surroundings. Since other configurations in the electronic device 300 are the same as those in the electronic device 100, the description will be omitted by replacing the reference numbers in the 100s with the 300s.
  • each of the plurality of semiconductor modules may include three semiconductor elements.
  • the first motor output terminal 411 As shown in FIG. 11, in the electronic device 400, on the peripheral side (positive direction side of the x-axis) of the wiring board 401, the first motor output terminal 411, the first motor output terminal 411, from the positive direction side to the negative direction side of the y-axis.
  • the two motor output terminals 412 and the third motor output terminal 413 are arranged in this order.
  • the first motor connection wiring 414 extends substantially linearly from the first motor output terminal 411 toward the center side (negative direction side of the x-axis) of the wiring board 401 in which the electrical connection wiring 450 is arranged. There is.
  • the second motor connection wiring 115 extends substantially linearly from the second motor output terminal 412 toward the center side (negative direction side of the x-axis) of the wiring board 401 in which the electrical connection wiring 450 is arranged.
  • the third motor connection wiring 416 extends substantially linearly from the third motor output terminal 413 toward the center side (negative direction side of the x-axis) of the wiring board 401 in which the electrical connection wiring 450 is arranged. There is.
  • the semiconductor modules 420 and 430 are arranged side by side substantially parallel to the x direction between the first motor connection wiring 414, the second motor connection wiring 415, the third motor connection wiring 416, and the electrical connection wiring 450.
  • the semiconductor module 420 is installed over the first motor connection wiring 414, the second motor connection wiring 415, and the third motor connection wiring 416.
  • the semiconductor module 430 is installed on the electrical connection wiring 450 extending substantially linearly in the y direction.
  • the semiconductor module 420 and the semiconductor module 430 are connected by intermediate wirings 417, 418, and 419, respectively.
  • the intermediate wirings 417, 418, and 419 are a part of the first motor connection wiring 414, the second motor connection wiring 415, and the third motor connection wiring 416, respectively.
  • the semiconductor module 420 is arranged on the peripheral side of the electrical connection wiring 450, and the semiconductor module 430 is arranged on the electrical connection wiring 450. Further, the semiconductor modules 420 and 430 are arranged closer to the center than the first motor connection wiring 414, the second motor connection wiring 415, and the third motor connection wiring 416. The drain terminal of the semiconductor module 430 is joined to the electrical connection wiring 450.
  • the semiconductor modules 420 and 430 are configured such that the first semiconductor module 120 shown in FIGS. 3 and 4 includes two semiconductor elements 123b and 124b, whereas the semiconductor modules 420 and 430 further include three semiconductor elements to which the same semiconductor element is added. It is a semiconductor module.
  • the semiconductor modules 420 and 430 are arranged so that the three semiconductor elements are arranged substantially in parallel in the y direction. When viewed from above, the semiconductor modules 420 and 430 have a substantially rectangular shape, and the two opposite sides of the four sides of the upper surface are the first motor connection wiring 414, the second motor connection wiring 415, and the third motor. It is arranged so as to be substantially parallel to the wiring direction of the connection wiring 416.
  • the drain pads of the three semiconductor elements of the semiconductor module 420 are in contact with the first motor connection wiring 414, the second motor connection wiring 415, and the third motor connection wiring 416, respectively.
  • the drain pads of the three semiconductor elements of the semiconductor module 430 are in contact with the electrical connection wiring 450.
  • External terminals that are electrically connected to the source electrodes 71 of the three semiconductor elements included in the semiconductor module 430 are connected to the intermediate wirings 417, 418, and 419.
  • the external terminals of the semiconductor modules 420 and 430 are substantially parallel to the wiring directions of the first motor connection wiring 414, the second motor connection wiring 415, and the third motor connection wiring 416 to which they are connected. It protrudes facing each other in the direction of.
  • the semiconductor modules 420 and 430 include a switch group SP including the entire upper arm of each phase of the inverter circuit including three semiconductor elements, and a switch including the entire lower arm, as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b). It can be applied to an inverter circuit as a group SN. More specifically, the semiconductor module 420 can be used as the switch group SN, and the semiconductor module 430 can be used as the switch group SP.
  • the drive circuit shown in FIG. 12A is the same as the drive circuit shown in FIG. 6 except for the configuration of the switch group. Further, the drive circuit shown in FIG. 12B differs from FIG. 12A only in that it is connected to the ground via one resistor R instead of the three resistors RU, RV, and RW. Yes, other configurations are the same as in FIG. 12 (a).
  • the electronic device 100 including only the semiconductor module including a plurality of semiconductor elements integrally in the resin mold has been described as an example of the semiconductor module, but the present invention is not limited thereto.
  • a semiconductor module containing one semiconductor element in the resin mold may be provided.
  • the first semiconductor module 520 has the first motor connection wiring 514 between the first motor connection wiring 514 and the electrical connection wiring 550. It is arranged substantially parallel to the wiring direction.
  • a semiconductor module 529 including one semiconductor element is further arranged on the first motor connection wiring 514.
  • the second semiconductor module 530 is arranged between the second motor connection wiring 515 and the electrical connection wiring 550 substantially parallel to the wiring direction of the second motor connection wiring 515.
  • a semiconductor module 539 including one semiconductor element is arranged on the second motor connection wiring 515.
  • the third semiconductor module 540 is arranged between the third motor connection wiring 516 and the electrical connection wiring 550 substantially parallel to the wiring direction of the third motor connection wiring 516.
  • a semiconductor module 549 including one semiconductor element is arranged on the third motor connection wiring 516.
  • the first semiconductor module 520, the second semiconductor module 530, and the third semiconductor module 540 are on the peripheral side of the electrical connection wiring 550, respectively, and the first motor connection wiring 514, the second motor connection wiring 515, and the third It is arranged on the center side of the motor connection wiring 516.
  • the semiconductor modules 529, 539, and 549 are semiconductor modules configured so that the first semiconductor module 120 shown in FIGS. 3 and 4 includes two semiconductor elements 123b and 124b, whereas the first semiconductor module 120 includes one semiconductor element. is there.
  • the external terminals of the first semiconductor module 520, the second semiconductor module 530, and the third semiconductor module 540 are connected to the first motor connection wiring 514, the second motor connection wiring 515, and the third. It projects so as to face each other in a direction substantially parallel to the wiring direction of the motor connection wiring 516.
  • the drain terminals of the first semiconductor module 520, the second semiconductor module 530, and the third semiconductor module 540 are joined to the electrical connection wiring 550. Since the other configurations of the electronic device 500 are the same as those of the electronic device 100, the description will be omitted by replacing the reference numbers in the 100s with the 500s.
  • the electronic device 500 can be applied to a drive circuit as shown in FIG.
  • Each of the semiconductor modules 529, 539, and 549 is a switch group SN arranged between the switch group SU, SV, SW and the U, V, W phase winding U, V, W as shown in FIG. Can be applied to inverter circuits.
  • the semiconductor module 420 can be used as a switch SSU, SSV, SSW.
  • the drive circuit shown in FIG. 14 includes switches SSU, SSV, SSW between the switch group SU, SV, SW and the U, V, W phase windings U, V, W. It differs from the drive circuit shown, and other configurations are the same as those of the drive circuit shown in FIG.
  • two sets of electrical connection wiring, motor connection wiring, and semiconductor module are provided so as to be substantially axisymmetric with respect to the central line L1 extending in the y direction through the x direction of the wiring board 601. It is provided as a set.
  • the first motor output terminal 611a, the second motor output terminal 612a, the third motor output terminal 613a, the first motor connection wiring 614a, and the second motor output terminal 611a, the second motor output terminal 612a, the third motor output terminal 613a, and the second motor connection wiring 614a are on the positive side of the axis from the center line L1 of the wiring board 601.
  • the installation position of the power supply terminal 660a is moved in the positive direction of the x-axis with respect to the power supply terminal 560 shown in FIG. Since the other configurations on the positive direction side of the axis from the center line L1 of the wiring board 601 are the same as each configuration on the wiring board 501 of the electronic device 500 shown in FIG. 13, the reference number in the 500 series is read as the 600 series. , Further, the description will be omitted by adding a subscript a.
  • Power supply terminal 660 On the negative side of the x-axis from the center line L1 of the wiring board 601, the first motor output terminal 611b, the second motor output terminal 612b, the third motor output terminal 613b, the first motor connection wiring 614b, and the first Two-motor connection wiring 615b, third motor connection wiring 616b, first semiconductor module 620b, second semiconductor module 630b, third semiconductor module 640b, semiconductor modules 629b, 639b, 649b, and electrical connection wiring 650.
  • Power supply terminal 660 Power supply terminal 660.
  • a pair of electrical connection wirings 650a and 650b are arranged on both sides of the center line L1 of the wiring board 601.
  • a pair of first motor output terminals 611a, 611b, second motor output terminals 612a, 612b, and third motor output terminals 613a, 613b are arranged on the peripheral side of the wiring board 602 in the positive or negative direction of the x-axis.
  • a third motor extending substantially linearly in the x direction between the electrical connection wirings 650a and 650b and the first motor output terminals 611a and 611b, the second motor output terminals 612a and 612b, and the third motor output terminals 613a and 613b.
  • 1 motor connection wiring 614a, 614b, second motor connection wiring 615a, 615b, and third motor connection wiring 616a, 616b are arranged, respectively.
  • the first semiconductor modules 620a and 620b are arranged between the first motor connection wirings 614a and 614b and the electrical connection wirings 650a and 650b, respectively, substantially parallel to the wiring directions of the first motor connection wirings 614a and 614b. ing.
  • the semiconductor modules 629a and 629b are arranged on the first motor connection wirings 614a and 614b, respectively.
  • the second semiconductor modules 630a and 630b are arranged between the second motor connection wirings 615a and 615b and the electrical connection wirings 650a and 650b, respectively, substantially parallel to the wiring directions of the second motor connection wirings 615a and 615b. ..
  • the semiconductor modules 639a and 639b are arranged on the second motor connection wirings 615a and 615b, respectively.
  • the third semiconductor modules 640a and 640b are arranged between the third motor connection wirings 616a and 616b and the electrical connection wirings 650a and 650b, respectively, substantially parallel to the wiring directions of the third motor connection wirings 616a and 616b. ..
  • the semiconductor modules 649a and 649b are arranged on the third motor connection wirings 616a and 616b, respectively.
  • the first semiconductor module 620a, the second semiconductor module 630a, and the third semiconductor module 640a are on the peripheral side of the electrical connection wiring 650a, respectively, and the first motor connection wiring 614a, the second motor connection wiring 615a, and the third. It is arranged on the center side of the motor connection wiring 616a. Further, the first semiconductor module 620b, the second semiconductor module 630b, and the third semiconductor module 640b are on the peripheral side of the electrical connection wiring 650b, respectively, and the first motor connection wiring 614b, the second motor connection wiring 615b, and the third. It is arranged on the center side of the motor connection wiring 616b.
  • the external terminals of the first semiconductor modules 620a and 620b, the second semiconductor modules 630a and 630b, and the third semiconductor modules 640a and 640b are connected to the first motor connection wirings 614a and 614b.
  • the second motor connection wirings 615a and 615b and the third motor connection wirings 616a and 616b are projected so as to face each other in a direction substantially parallel to the wiring direction.
  • the drain terminals of the first semiconductor module 620a, the second semiconductor module 630a, and the third semiconductor module 640a are joined to the electrical connection wiring 650a. Further, the drain terminals of the first semiconductor module 620b, the second semiconductor module 630b, and the third semiconductor module 640b are joined to the electrical connection wiring 650b.
  • the first motor output terminal 611c, the second motor output terminal 612c, the third motor output terminal 613c, the first motor connection wiring 614c, and the second motor output terminal 611c, the second motor output terminal 612c, the third motor output terminal 613c, and the second motor connection wiring 614c are on the negative side of the x-axis from the center O1 of the wiring board 601.
  • the electronic devices 600 and 610 can be applied to a drive circuit including two three-phase inverters INV1 and INV2 as shown in FIG.
  • the winding group M includes a pair of U, V, W phase windings U1, V1, W1 and U, V, W phase windings U2, V2, W2. ..
  • Each configuration such as INV1 indicated by the subscript "1" on the left side of FIG. 17 is a circuit group 1 connected to U, V, W phase windings U1, V1, W1 of the winding group M.
  • circuit 17 is a circuit group 2 connected to the U, V, W phase windings U2, V2, W2 of the winding group M. Since the circuit configurations of the circuit groups 1 and 2 are the same as the drive circuits shown in FIG. 14, the description will be omitted by adding the subscripts “1” or “2”. Like the electronic devices 600 and 610, it can be applied to two or more inverter circuits by being configured to include a plurality of sets of electrical connection wiring, motor connection wiring, and semiconductor modules arranged between them. it can.
  • the electronic device 700 may be applicable to one H-bridge circuit.
  • the electronic device 700 has a first motor output terminal 711, a second motor output terminal 712, a first motor connection wiring 714, and a second motor connection wiring 715 on the wiring board 701. It includes a first semiconductor module 720, a second semiconductor module 730, an electrical connection wiring 750, and a power supply terminal 760.
  • the first semiconductor module 720 is arranged between the first motor connection wiring 714 and the electrical connection wiring 750 substantially parallel to the wiring direction of the first motor connection wiring 514.
  • the second semiconductor module 730 is arranged between the second motor connection wiring 715 and the electrical connection wiring 750 substantially parallel to the wiring direction of the second motor connection wiring 715. That is, the first semiconductor module 720 and the second semiconductor module 730 are arranged on the peripheral side of the electrical connection wiring 750 and on the center side of the first motor connection wiring 714 and the second motor connection wiring 715, respectively. ..
  • the external terminals of the first semiconductor module 720 and the second semiconductor module 730 are substantially parallel to the wiring directions of the first motor connection wiring 714 and the second motor connection wiring 715 to which they are connected. It protrudes facing each other in the direction in which it becomes.
  • the drain terminals of the first semiconductor module 720 and the second semiconductor module 730 are joined to the electrical connection wiring 750.
  • the drive circuit shown in FIG. 19 is different from FIG. 6 in that the drive circuit of the three-phase motor shown in FIG. 6 is a drive circuit of the two-phase motor, and the other circuit configurations are the same.
  • the winding group M includes an A-phase winding A and a B-phase winding B, and the first end of each is connected at a neutral point.
  • the inverter INV includes a switch group SA and SB including a pair of an upper arm switch and a lower arm switch. The second end of the A-phase winding A is connected to the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SA. The second end of the B-phase winding B is connected to the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SB.
  • the high potential side terminal H of the upper arm switch of the switch group SA and SB is connected to the positive electrode terminal of the battery V which is a DC power supply via the power relay SR, the reverse connection protection relay SC, and the inductor L.
  • a bypass capacitor C is connected in parallel with the battery V.
  • the negative electrode terminal of the battery V is connected to the ground.
  • the low potential side terminals of the lower arm switches of the switch groups SA and SB are connected to the ground via resistors RA and RB.
  • the first semiconductor module 720 can be used as a semiconductor module in which the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SA are integrated.
  • the second semiconductor module 730 can be used as a semiconductor module in which the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SB are integrated.
  • the electronic device 700 can be applied to one system of H-bridge circuits shown in FIG.
  • the electronic device 800 has the first motor output terminals 811a and 811b, the second motor output terminals 812a and 812b, the first motor connection wirings 814a and 814b, and the second motor connection wirings 815a and 815b on the wiring board 801.
  • the first semiconductor modules 820a and 820b, the second semiconductor modules 830a and 830b, the electrical connection wiring 850, and the power supply terminal 860 are provided.
  • the electronic device 800 includes a substantially L-shaped electrical connection wiring 850 in the substantially center of the wiring board 801.
  • the electrical connection wiring 850 includes a first portion 850a extending in the y direction at the substantially center of the wiring board 801 in the x direction and a second portion 850b extending in the x direction at the substantially center of the wiring board 801 in the y direction. I have.
  • the first portion 850a and the second portion 850b are integrally formed.
  • the first motor output terminal 811a and the second motor output terminal 812a are arranged on the peripheral side of the wiring board 801 in the positive direction of the x-axis.
  • the first motor connection wiring 814a and the second motor connection wiring extending substantially linearly in the x direction between the first portion 850a of the electrical connection wiring and the first motor output terminal 811a and the second motor output terminal 812a.
  • 815a is arranged.
  • the first semiconductor module 820a is arranged between the first motor connection wiring 814a and the first portion 850a of the electrical connection wiring substantially parallel to the wiring direction of the first motor connection wiring 814a.
  • the second semiconductor module 830a is arranged between the second motor connection wiring 815a and the first portion 850a of the electrical connection wiring substantially parallel to the wiring direction of the second motor connection wiring 815a.
  • the first motor output terminal 811b and the second motor output terminal 812b are arranged on the peripheral side of the wiring board 801 in the positive direction of the y-axis.
  • the first motor connection wiring 814b and the second motor connection wiring extending substantially linearly in the y direction between the second portion 850b of the electrical connection wiring and the first motor output terminal 811b and the second motor output terminal 812b. 815b is arranged.
  • the first semiconductor module 820b is arranged between the first motor connection wiring 814b and the second portion 850b of the electrical connection wiring substantially parallel to the wiring direction of the first motor connection wiring 814b.
  • the second semiconductor module 830b is arranged between the second motor connection wiring 815b and the second portion 850b of the electrical connection wiring substantially parallel to the wiring direction of the second motor connection wiring 815b. That is, the first semiconductor modules 820a and 820b and the second semiconductor modules 830a and 830b are on the peripheral side of the electrical connection wiring 850 and from the first motor connection wirings 814a and 814b and the second motor connection wirings 815a and 815b, respectively. Is also located on the center side.
  • the first semiconductor modules 820a and 820b and the second semiconductor modules 830a and 830b are semiconductor modules having the same structure as the first semiconductor module 120 according to the first embodiment.
  • the first semiconductor module 820a and the second semiconductor module 830a include two semiconductor elements in a resin mold, and the two semiconductor elements are arranged so as to be arranged substantially parallel to each other in the x direction in the same direction.
  • the first semiconductor module 820b and the second semiconductor module 830b include two semiconductor elements in a resin mold, and the two semiconductor elements are arranged so as to be arranged substantially in parallel in the y direction in the same direction.
  • the external terminals of the first semiconductor modules 820a and 820b and the second semiconductor modules 830a and 830b are connected to the first motor connection wirings 814a and 814b and the second motor connection wirings 815a and 815b. It projects so as to face each other in a direction substantially parallel to the wiring direction.
  • the drain terminals of the first semiconductor module 820a and the second semiconductor module 830a are joined to the electrical connection wiring 850a.
  • the drain terminals of the first semiconductor module 820b and the second semiconductor module 830b are joined to the electrical connection wiring 850b.
  • the electronic device 800 can be applied to a drive circuit as shown in FIG.
  • the drive circuit shown in FIG. 21 is a two-system H-bridge circuit, and the winding group M includes a pair of A and B phase windings A1 and B1 and A and B phase windings A2 and B2.
  • Each configuration such as INV1 indicated by the subscript "1" on the left side of FIG. 21 is a circuit group 1 connected to the A and B phase windings A1 and B1 of the winding group M.
  • Each configuration such as INV2 indicated by the subscript "2" on the right side of FIG. 21 is a circuit group 2 connected to the A and B phase windings A2 and B2 of the winding group M.
  • the inverter INV1 includes a switch group SA1 and SB1 including a pair of an upper arm switch and a lower arm switch.
  • the inverter INV2 includes a switch group SA2 and SB2 including a pair of an upper arm switch and a lower arm switch.
  • the second end of the A-phase winding A1 is connected to the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SA1.
  • the second end of the B-phase winding B1 is connected to the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SB1.
  • the second end of the A-phase winding A2 is connected to the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SA2.
  • the second end of the B-phase winding B2 is connected to the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SB2.
  • the high potential side terminal H of the upper arm switch of the switch group SA1, SB1, SA2, SB2 is connected to the positive electrode terminal of the battery V which is a DC power supply via the power relay SR, the reverse connection protection relay SC, and the inductor L. ..
  • a bypass capacitor C is connected in parallel with the battery V.
  • the negative electrode terminal of the battery V is connected to the ground.
  • the low potential side terminals of the lower arm switches of the switch groups SA1 and SB1 are connected to the ground via the resistors RA1 and RB1.
  • the low potential side terminals of the lower arm switches of the switch groups SA2 and SB2 are connected to the ground via the resistors RA2 and RB2.
  • the first semiconductor module 820a can be used as a semiconductor module in which the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SA1 are integrated.
  • the second semiconductor module 830a can be used as a semiconductor module in which the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SB1 are integrated.
  • the first semiconductor module 820b can be used as a semiconductor module in which the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SA2 are integrated.
  • the second semiconductor module 830b can be used as a semiconductor module in which the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SB2 are integrated.
  • the two sets of motor connection wiring and the semiconductor module are connected to the same electrical connection wiring, but the present invention is not limited to this.
  • three or more sets of motor connection wiring and the semiconductor module may be connected to the same electrical connection wiring.
  • the electronic device 900 has first motor output terminals 911a and 911b, second motor output terminals 912a912b, first motor connection wirings 914a and 914b, and second motor connection wirings 915a and 915b on the wiring board 901. It includes one semiconductor module 920a, 920b, a second semiconductor module 930a, 930b, an electric connection wiring 950, and a power supply terminal 960.
  • the electronic device 900 includes a substantially rectangular electric connection wiring 950 having a long side in the y direction at the substantially center of the wiring board 901.
  • the first motor output terminal 911a and the second motor output terminal 912a are arranged on the peripheral side of the wiring board 901 in the positive direction of the x-axis. Between the electrical connection wiring 950 and the first motor output terminal 911a and the second motor output terminal 912a, the first motor connection wiring 914a and the second motor connection wiring 915a extending substantially linearly in the x direction are arranged. ing.
  • the first semiconductor module 920a is arranged between the first motor connection wiring 914a and the electrical connection wiring 950 substantially parallel to the wiring direction of the first motor connection wiring 914a.
  • the second semiconductor module 930a is arranged between the second motor connection wiring 915a and the electrical connection wiring 950 substantially parallel to the wiring direction of the second motor connection wiring 915a.
  • the first motor output terminal 911b and the second motor output terminal 912b are arranged on the peripheral side of the wiring board 901 in the positive direction of the y-axis.
  • the first motor connection wiring 914b and the second motor connection wiring 915b extending substantially linearly in the y direction are arranged between the electrical connection wiring 950 and the first motor output terminal 911b and the second motor output terminal 912b.
  • the first semiconductor module 920b is arranged between the first motor connection wiring 914b and the electrical connection wiring 950 substantially parallel to the wiring direction of the first motor connection wiring 914b.
  • the second semiconductor module 930b is arranged between the second motor connection wiring 915b and the electrical connection wiring 950 substantially parallel to the wiring direction of the second motor connection wiring 915b.
  • the first motor output terminal 911c and the second motor output terminal 912c are arranged on the peripheral side of the wiring board 901 in the negative direction of the x-axis. Between the electrical connection wiring 950 and the first motor output terminal 911c and the second motor output terminal 912c, the first motor connection wiring 914c and the second motor connection wiring 915c extending substantially linearly in the x direction are arranged. ing.
  • the first semiconductor module 920c is arranged between the first motor connection wiring 914c and the electrical connection wiring 950 substantially parallel to the wiring direction of the first motor connection wiring 914c.
  • the second semiconductor module 930c is arranged between the second motor connection wiring 915c and the electrical connection wiring 950 substantially parallel to the wiring direction of the second motor connection wiring 915c.
  • the first semiconductor modules 920a, 920b, 920c and the second semiconductor modules 930a, 930b, 930c are semiconductor modules having the same structure as the first semiconductor module 120 according to the first embodiment.
  • the first semiconductor module 920a and the second semiconductor module 930a include two semiconductor elements in a resin mold, and the two semiconductor elements are arranged so as to be arranged substantially parallel to each other in the x direction in the same direction.
  • the first semiconductor module 920b and the second semiconductor module 930b include two semiconductor elements in a resin mold, and the two semiconductor elements are arranged so as to be arranged substantially in parallel in the y direction in the same direction.
  • the first semiconductor module 920c and the second semiconductor module 930c include two semiconductor elements in a resin mold, and the two semiconductor elements are arranged so as to be arranged substantially parallel to each other in the x direction in the same direction.
  • the external terminals of the first semiconductor modules 920a, 920b, 920c and the second semiconductor modules 930a, 930b, 930c are connected to the first motor connection wirings 914a, 914b, 914c, and the second motor.
  • the connection wirings 915a, 915b, and 915c project so as to face each other in a direction substantially parallel to the wiring direction.
  • the electronic device 900 can be applied to a three-system H-bridge circuit as shown in FIG. 23.
  • the winding group M includes A and B phase windings A1 and B1, A and B phase windings A2 and B2, and A and B phase windings A3 and B3.
  • Each configuration such as INV1 indicated by the subscript "1" in FIG. 23 is a circuit group 1 connected to the A and B phase windings A1 and B1 of the winding group M.
  • Each configuration such as INV2 indicated by the subscript "2" in FIG. 23 is a circuit group 2 connected to the A and B phase windings A2 and B2 of the winding group M.
  • Each configuration of INV3 and the like indicated by the subscript "3" in FIG. 23 is a circuit group 3 connected to the A and B phase windings A3 and B3 of the winding group M.
  • Inverter INV1 includes switch groups SA1 and SB1 including a pair of upper arm switch and lower arm switch.
  • the inverter INV2 includes a switch group SA2 and SB2 including a pair of an upper arm switch and a lower arm switch.
  • the inverter INV3 includes a switch group SA3 and SB3 including a pair of an upper arm switch and a lower arm switch.
  • the second end of the A-phase winding A1 is connected to the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SA1.
  • the second end of the B-phase winding B1 is connected to the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SB1.
  • the second end of the A-phase winding A2 is connected to the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SA2.
  • the second end of the B-phase winding B2 is connected to the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SB2.
  • the second end of the A-phase winding A3 is connected to the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SA3.
  • the second end of the B-phase winding B3 is connected to the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SB3.
  • the high potential side terminal H of the upper arm switch of the switch group SA1, SB1, SA2, SB2, SA3, SB3 is connected to the positive electrode terminal of the battery V which is a DC power supply via the power relay SR, the reverse connection protection relay SC, and the inductor L. It is connected.
  • a bypass capacitor C is connected in parallel with the battery V.
  • the negative electrode terminal of the battery V is connected to the ground.
  • the low potential side terminals of the lower arm switches of the switch groups SA1 and SB1 are connected to the ground via the resistors RA1 and RB1.
  • the low potential side terminals of the lower arm switches of the switch groups SA2 and SB2 are connected to the ground via the resistors RA2 and RB2.
  • the low potential side terminals of the lower arm switches of the switch groups SA3 and SB3 are connected to the ground via the resistors RA3 and RB3.
  • the first semiconductor module 920a can be used as a semiconductor module in which the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SA1 are integrated.
  • the second semiconductor module 930a can be used as a semiconductor module in which the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SB1 are integrated.
  • the first semiconductor module 920b can be used as a semiconductor module in which the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SA2 are integrated.
  • the second semiconductor module 930b can be used as a semiconductor module in which the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SB2 are integrated.
  • the first semiconductor module 920c can be used as a semiconductor module in which the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SA3 are integrated.
  • the second semiconductor module 930c can be used as a semiconductor module in which the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SB3 are integrated.
  • the first semiconductor module 920c can be used as a semiconductor module in which the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SA3 are integrated.
  • the second semiconductor module 930c can be used as a semiconductor module in which the upper arm switch and the lower arm switch of the switch group SB3 are integrated.
  • the electronic device 1000 provided with a plurality of sets of electrical connection wiring, motor connection wiring, and semiconductor modules arranged between them will be described.
  • the electrical connection wiring, the motor connection wiring, and the semiconductor module are substantially line-symmetrical with respect to the center line L10 extending in the y direction through the substantially center in the x direction of the wiring board 1001. There are two sets of and.
  • the integrated circuit 1060a switches and controls the first semiconductor module 1020a, the second semiconductor module 1030a, and the third semiconductor module 1040a.
  • the integrated circuit 1060b switches and controls the first semiconductor module 1020b, the second semiconductor module 1030b, and the third semiconductor module 1040b.
  • the configuration that functions as the arithmetic unit may be mounted on the same substrate as the first semiconductor modules 1020a, 1020b, etc., and is mounted on the same surface as the mounting surface of the first semiconductor modules 1020a, 1020b, etc. It may be mounted on the back surface thereof. Specifically, as shown in FIGS.
  • the integrated circuits 1060a and 1060b that function as slave arithmetic units are mounted on the same surface as the mounting surface of the first semiconductor modules 1020a and 1020b and function as the main arithmetic unit.
  • the microcomputer to be used may be mounted on the back surface thereof.
  • a pair of electrical connection wirings 1050a and 1050b are arranged on both sides of the center line L10 of the wiring board 1001.
  • a pair of first motor output terminals 1011a, 1011b, second motor output terminals 1012a, 1012b, and third motor output terminals 1013a, 1013b are arranged on the peripheral side of the wiring board 1002 in the positive or negative direction of the x-axis.
  • a third motor extending substantially linearly in the x direction between the electrical connection wirings 1050a and 1050b and the first motor output terminals 1011a and 1011b, the second motor output terminals 1012a and 1012b, and the third motor output terminals 1013a and 1013b.
  • 1 motor connection wiring 1014a, 1014b, second motor connection wiring 1015a, 1015b, and third motor connection wiring 1016a, 1016b are arranged, respectively.
  • the first semiconductor modules 1020a and 1020b, the second semiconductor modules 1030a and 1030b, and the third semiconductor modules 1040a and 1040b are the lower surfaces thereof (the surfaces on the positive side of the z-axis shown in FIGS. ), A semiconductor module in which the electrodes of the two semiconductor elements are exposed from the resin mold is used.
  • one of the two exposed electrodes of the two semiconductor elements is joined to the first motor connection wirings 1014a and 1014b, the second motor connection wirings 1015a and 1015b, and the third motor connection wirings 1016a and 1016b. The other is joined to the electrical connection wirings 1050a and 1050b.
  • Semiconductor modules 1200 are shown in FIGS. 26 to 29 as examples of semiconductor modules that can be used as the first semiconductor modules 1020a and 1020b, the second semiconductor modules 1030a and 1030b, and the third semiconductor modules 1040a and 1040b.
  • the semiconductor module 1200 includes a first semiconductor element 1233 and a second semiconductor element 1243, a resin mold 1220 that integrally seals the first semiconductor element 1233 and the second semiconductor element 1243, and a conductive mold.
  • Members 1201 to 1205 and conductive members 1211, 1212, 1231, 1241 are provided.
  • the x-direction and the y-direction shown in FIGS. 26 to 29 are the sides of the semiconductor module 1200, and the xy plane direction is the plane direction of the semiconductor module 1200.
  • the z direction is a vertical direction orthogonal to the plane direction.
  • FIG. 26 (a) is a top view of the semiconductor module 1200
  • FIG. 26 (b) is a bottom view of the semiconductor module 1200
  • FIG. 27 is a top view of each configuration in the resin mold 1220 of the semiconductor module 1200
  • FIGS. 28 and 29 are sectional views of each configuration in the resin mold 1220 of the semiconductor module 1200. In FIGS. 27 to 29, the positions where the resin mold 1220 is provided are shown by broken lines.
  • the second semiconductor element 1243 is rotated 180 ° about the vertical direction (z direction) with respect to the first semiconductor element 1233 on the x-axis. They are integrally sealed while being arranged side by side in the direction.
  • the first semiconductor element 1233 and the second semiconductor element 1243 are semiconductor elements having the same structure, shape, size, and the like, and are substantially rectangular when viewed from above.
  • the conductive member 1231, the joining member 1232, the first semiconductor element 1233, the joining member 1234, and the conductive member 1211 are arranged in this order from above.
  • the conductive member 1241, the joining member 1242, the second semiconductor element 1243, the joining member 1244, and the conductive member 1212 are arranged in this order from above.
  • Square pins 1206-1209 are arranged in the vicinity of the four corners of the resin mold 1220.
  • the entire lower surfaces of the conductive members 1201 to 1205 and the conductive members 1211 are exposed from the resin mold 1220.
  • the conductive members 1201 to 1205 that function as the gate terminal, the source terminal, or the drain terminal are located on the lower surface side (negative direction of the z-axis) of the resin mold 1220. While exposed, it does not protrude laterally in the y direction.
  • the conductive member 1212 includes a low-stage portion 1212a that is not exposed from the resin mold 1220 and a high-stage portion 1212b that is exposed from the resin mold 1220.
  • the high-stage portion 1212b is a substantially rectangular portion installed below and around the second semiconductor element 1243.
  • the lower step portion 1212a is an elongated rectangular portion extending from the end portion of the higher step portion 1212b to the side where the first semiconductor element 1233 is installed (the negative direction side of the x-axis).
  • the conductive member 1231 has a substantially rectangular shape when viewed from above, and includes an extending portion 1231a and a pad portion 1231b.
  • the pad portion 1231b is located on the upper surface side of the first semiconductor element 1233, and is joined to the upper surface side (source electrode side) of the first semiconductor element 1233 via the joining member 1232.
  • the extending portion 1231a extends from the pad portion 1231b in the negative direction of the y-axis and extends above the lower step portion 1212a of the conductive member 1212.
  • the lower end surface of the extending portion 1231a is joined to the upper surface of the lower step portion 1212a via the joining member 1234.
  • the drain electrode side, which is the lower surface side of the second semiconductor element 1243, and the source electrode side, which is the upper surface side of the first semiconductor element 1233, are electrically connected via the conductive member 1231 and the conductive member 1212.
  • the conductive member 1241 has a substantially rectangular shape when viewed from above, and includes an extending portion 1241a and a pad portion 1241b.
  • the pad portion 1241b is located on the upper surface side of the second semiconductor element 1243, and is bonded to the upper surface side (source electrode side) of the second semiconductor element 1243 via the bonding member 1242.
  • the extending portion 1241a extends from the pad portion 1241b in the positive direction of the y-axis and extends above the conductive member 1205.
  • the lower end surface of the extending portion 1241a is joined to the upper surface of the conductive member 1205 via the joining member 1244.
  • the conductive member 1201 is connected to the conductive member 1211 that functions as a drain pad of the first semiconductor element 1233, and functions as a drain terminal of the first semiconductor element 1233.
  • the conductive member 1202 is electrically connected to the gate electrode of the first semiconductor element 1233, and functions as a gate terminal of the first semiconductor element 1233.
  • the conductive member 1203 is electrically connected to the gate electrode of the second semiconductor element 1243, and functions as a gate terminal of the second semiconductor element 1243.
  • the square pins 1206 to 1209 function as non-potential terminals that are not connected to any of the electrodes of the first semiconductor element 1233 and the second semiconductor element 1243.
  • the conductive member 1204 is connected to the conductive member 1212 that functions as a drain pad of the second semiconductor element 1243. Since the conductive member 1212 is electrically connected to the drain electrode of the second semiconductor element 1243 and the source electrode of the first semiconductor element 1233, the conductive member 1204 is the source terminal of the first semiconductor element 1233 and the second semiconductor element. It functions as a drain terminal of 1243.
  • the conductive member 1205 is electrically connected to the conductive member 1241 that functions as a source pad of the second semiconductor element 1243, and functions as a drain terminal of the second semiconductor element 1243.
  • a low step portion 1212a is provided at a position facing the conductive members 1201 and 1202 functioning as gate terminals and drain terminals in the y direction via the first semiconductor element 1233. Then, on the lower surface side of the semiconductor module 1200, the lower stage portion 1212a is covered with the resin mold 1220, so that there is a region where nothing is exposed on the surface of the resin mold 1220. This area corresponds to the common wiring area.
  • the common wiring region is a strip-shaped region that travels substantially straight from one opposite side to the other on the surface of the resin mold 1220 on which the conductive member 1211 is exposed.
  • the conductive member 1211 exists, and no conductive member other than the conductive member 1201 having the same potential as the conductive member 1211 exists. Therefore, the semiconductor modules 1200 are applied as the first semiconductor modules 1020a and 1020b, the second semiconductor modules 1030a and 1030b, and the third semiconductor modules 1040a and 1040b shown in FIGS.
  • each of the three semiconductor modules travels straight in a strip shape along the y direction.
  • a wiring area can be secured.
  • the common wiring region is a substantially rectangular region extending in the y direction on the center line L10 side of the conductive member 1202.
  • the common wiring region only the conductive member 1211 and the conductive member 1201 having the same potential as the conductive member 1211 are exposed from the resin mold 1220. Therefore, by installing common wiring connected to the three conductive members 1211 included in the three semiconductor modules arranged on both sides of the center line L10 in the common wiring region, the three conductive members 1211 are electrically connected to each other. Can be connected.
  • the wiring width of the common wiring (width in the x direction orthogonal to the y direction, which is the wiring direction) is wider than the wiring width (width in the x direction) of the conductive members 1201 to 1203, and is the width of the common wiring region in the x direction. Has a width that allows common wiring to be installed.
  • the conductive member 1211 corresponds to a common wiring electrode.
  • the semiconductor module 1200 when the common wiring is connected to the common wiring electrode (conductive member 1211), the common wiring electrode is not electrically connected to the non-common wiring electrode (conductive member 1201 to 1205, 1212).
  • Each configuration (plurality of semiconductor elements, a plurality of conductive members, etc.) constituting the semiconductor module 1200 is arranged so that common wiring can be installed from one opposite side to the other side on the surface of the resin mold to which is exposed. ing. Therefore, as shown in FIGS. 24 and 25, the semiconductor modules 1200 arranged on both sides of the center line L10 can be electrically connected to each other on the mounting surface side of the semiconductor module 1200.
  • the wiring space on the side of the semiconductor module 1200 can be reduced, which can contribute to the miniaturization of the wiring board 1001. Further, it is possible to omit the wiring taken out to the side of the semiconductor element in order to connect the three semiconductor elements. As a result, the wiring area is reduced, the wiring resistance is reduced, and heat generation due to wiring can be suppressed.
  • the semiconductor module 1200 may include a plurality of terminals for transmitting and receiving drive signals of transistors (more specifically, IGBTs) formed in the semiconductor elements 1233 and 1243 inside the semiconductor module 1200.
  • transistors more specifically, IGBTs
  • the terminal for transmitting and receiving the transistor drive signal is preferably a terminal other than the square pins 1206 to 1209.
  • Square pins 1206 to 1209 are preferably used for applications other than terminals related to the main functions of the semiconductor module 1200, such as large current paths and drive signals. Specifically, it can be suitably used as a non-potential terminal, a connection terminal dedicated to a miscellaneous protection element, or a terminal dedicated to a protection element.
  • the first semiconductor module 1020a, the second semiconductor module 1030a, and the third semiconductor module 1040a are arranged linearly in the y direction at substantially the same position in the x direction, and similarly, the first semiconductor module 1020b.
  • the case where the second semiconductor module 1030b and the third semiconductor module 1040b are also arranged linearly in the y direction at substantially the same position in the x direction has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • FIG. 30 shows an electronic device 1100 as an example of another electronic device provided with a plurality of sets of electrical connection wiring, motor connection wiring, and semiconductor modules arranged between them.
  • the electrical connection wiring and the motor are substantially line-symmetrical with respect to the center line L11 extending in the y direction through the substantially center in the x direction of the wiring board 1101. Two sets of connection wiring and a semiconductor module are provided.
  • the electronic device 1100 is different from the electronic device 1000 in the positions where the first semiconductor modules 1120a, 1120b, the second semiconductor modules 1130a, 1130b, the semiconductor modules 1129b, 1139b, and the semiconductor module 1139a are arranged. Due to the difference in the position of each semiconductor module, the shapes of the electrical connection wirings 1150a and 1150b, the first motor connection wirings 1114a and 1114b, and the second motor connection wiring 1115a are different from those of the electronic device 1000. Since other configurations are the same as those of the electronic device 1000, the description will be omitted by replacing the reference numbers in the 1000s with the 1100s.
  • the positions of the second semiconductor module 1130a and the third semiconductor module 1140a are substantially the same in the x direction, but the positions of the first semiconductor module 1120a are the positions of the second semiconductor module 1130a and the third semiconductor module 1140a.
  • the wiring board 1101 is displaced toward the peripheral edge side (the positive direction side of the x-axis).
  • the shape of the electrical connection wiring 1150a projects toward the peripheral edge side of the wiring board 1101 at the position of the first semiconductor module 1120a. In that respect, it differs from the electrical connection wiring 1050a.
  • the positions of the second semiconductor module 1130b and the third semiconductor module 1140b are substantially the same in the x direction, the positions of the first semiconductor module 1120b are higher than those of the second semiconductor module 1130b and the third semiconductor module 1140b. It is displaced toward the peripheral edge side (negative direction side of the x-axis) of the wiring board 1101.
  • the shape of the electrical connection wiring 1150b projects toward the peripheral edge side of the wiring board 1101 at the position of the first semiconductor module 1120b. In that respect, it differs from the electrical connection wiring 1050b.
  • the shape of the electrical connection wiring is deformed according to the positions of the first to third semiconductor modules. By doing so, the first to third semiconductor modules can be electrically connected.
  • the electronic devices 1000 and 1100 may further include a metal housing on the side facing the wiring board via the first to third semiconductor modules.
  • a metal housing on the side facing the wiring board via the first to third semiconductor modules.
  • FIG. 31 it may be configured as an electronic device including a semiconductor module 1200, a wiring board 1250, and a housing 1270.
  • the semiconductor module 1200 is mounted on the wiring board 1250 and is mounted on the housing 1270 in which the upper side (negative direction side of the z-axis) is opened as shown in FIG. 31 and the upper surface side (positive direction side of the z-axis) shown in FIG. 26. Is installed so that it is on the bottom.
  • the upper surface of the housing 1270 is covered with a wiring board 1250.
  • the wiring board 1250 includes a base material portion 1251, a wiring portion 1253, and a resist portion 1252 provided around the wiring portion 1253.
  • a wiring portion 1253 and a resist portion 1252 are provided on the surface of the base material portion 1251 on the positive direction side of the z-axis, and a wiring pattern is formed.
  • a joining member 1262 is provided in contact with the upper surface of the conductive wiring portion 1253, and the semiconductor module 1200 is joined to the wiring board 1250 via the joining member 1262. More specifically, the conductive members 1211 and 1212 are joined to and fixed to the wiring portion 1253 via the joining member 1262.
  • the joining member 1262 is made of, for example, a solder material.
  • the resist unit 1252 is made of a resin material for resist, such as an epoxy resin.
  • the housing 1270 is made of a metal such as aluminum.
  • the anti-mounting surface of the semiconductor module 1200 facing the wiring board 1250 is a surface in the positive direction of the z-axis and is covered with a resin mold 1220 made of a high heat dissipation resin material.
  • the conductive member is not exposed.
  • the surface of the resin mold 1220 facing the wiring board 1250 is in contact with the housing 1270.
  • the depth of the housing 1270 (height of the inner wall surface in the z direction) is substantially the same as the total thickness (length in the z direction) of the semiconductor module 1200 and the joining members 1261 and 1262.
  • the resin mold 1220 is made of a highly heat-dissipating resin material, heat generated by the semiconductor module 1200 and the wiring board 1250 can be dissipated via the resin mold 1220. Furthermore, since the resin mold 1220 is in contact with the housing 1270, heat generated in the semiconductor module 1200 and the wiring board 1250 can be efficiently dissipated to the housing 1270 via the resin mold 1220.
  • FIG. 32 shows an electronic device 183 as another example of a state in which the semiconductor module 1200 is mounted on the wiring board 1250. Similar to FIG. 31, the semiconductor module 1200 is mounted on the wiring board 1250 and is mounted on the housing 1271, which is open on the upper side (negative direction side of the z-axis) shown in FIG. It is installed so that the forward side of the shaft) is on the bottom. The upper surface of the housing 1271 is covered with a wiring board 1250.
  • the semiconductor module 1200 is housed in the housing 1271 in a state where the heat radiating member 1280 covers the sides (x direction and y direction) and the lower side (positive direction of the z axis).
  • the housing 1271 is configured in the same manner as the housing 1270 except that the depth is different.
  • the depth of the housing 1271 is substantially the same as the total value obtained by adding the thickness dl of the heat radiating member 1280 to the thickness of the semiconductor module 1200 and the joining members 1261 and 1262.
  • the heat radiation member 1280 that satisfies the space between the housing 1271 and the semiconductor module 1200.
  • the thickness dg it is possible to secure a heat dissipation path to the housing 1271.
  • the heat dissipation member 1280 is composed of a gel-like material such as a resin material or a silicon material, or a high heat dissipation material in which an adhesive is mixed with a filler or the like for improving heat dissipation.
  • a filler used for the high heat dissipation material for example, a composite oxide material having high thermal conductivity such as alumina is selected.
  • the heat radiating member 1280 is adjusted to have a thermal conductivity equal to or higher than that of the resin mold 1220.
  • the thermal conductivity of the resin mold 1220 is km and the thermal conductivity of the heat radiating member 1280 is kg
  • km ⁇ 2 W / (m ⁇ K) is km
  • km ⁇ 3 W / (m ⁇ K) is particularly preferred.
  • kg ⁇ km is sufficient that kg> km.
  • the thermal conductivity km and kg higher than the thermal conductivity of the configuration on the wiring substrate 1250 side (for example, the thermal conductivity of the resist portion 1252), the efficiency is higher on the housings 1270 and 1271 sides. It can dissipate heat well.
  • the thermal conductivity of the aluminum housings 1270 and 1271 is about 100 to 300 W / (m ⁇ K), which is remarkably high with respect to km and kg.
  • the heat radiation member 1280 of the semiconductor module 1200 is compared with the semiconductor module in which the electrode is exposed on the anti-mounting surface.
  • the thickness dg can be reduced.
  • the resin mold 1220 has higher insulating properties than the heat radiating member 1280, and the thickness required for ensuring insulation is small. Therefore, the distance between the lower surface of the electrode on the anti-mounting surface side of the semiconductor module 1200 (conductive members 1231, 1241 in this embodiment) and the upper surface of the housing 1271 is the same as that of the semiconductor module in which the electrode is exposed on the anti-mounting surface. In comparison, it can be shortened. As a result, according to the semiconductor module 1200, the mounting portion can be made smaller than before.
  • FIGS. 31 and 32 the mounting state of the semiconductor module 1200 according to the seventh embodiment has been described. However, among the semiconductor modules described in each of the above embodiments, the anti-mounting surface is covered with the resin mold. The broken semiconductor module can be replaced with the semiconductor module 1200 shown in FIGS. 31 and 32.
  • the plurality of semiconductor elements included in the semiconductor module may be semiconductor elements having the same size and shape as each other, or different semiconductor elements as shown in FIGS. 26 to 29. It may be.
  • a plurality of semiconductor elements may be arranged in the same direction as the adjacent semiconductor elements and substantially parallel to the adjacent semiconductor elements. Alternatively, the plurality of semiconductor elements may be arranged substantially point-symmetrically with the adjacent semiconductor elements in the opposite direction to the adjacent semiconductor elements. Further, the semiconductor module includes a first electrode (for example, a source electrode) of the first semiconductor element and a second electrode of the second semiconductor element arranged adjacent to the first semiconductor element among a plurality of semiconductor elements. A bonding conductive member for bonding (for example, a drain electrode) may be included.
  • a plurality of semiconductor elements may be laminated via a bonded conductive member.
  • the two semiconductor elements functioning as the upper arm and the lower arm of each phase of the inverter circuit are stacked on the semiconductor module in the thickness direction of the wiring board.
  • the first to third semiconductor modules may be configured as the semiconductor modules 1300 shown in FIGS. 33 to 36 when the two semiconductor elements functioning as the upper arm and the lower arm of the inverter circuit are included.
  • the semiconductor module 1300 includes an upper semiconductor element 1360 and a lower semiconductor element 1370, a resin mold 1330 that integrally seals the upper semiconductor element 1360 and the lower semiconductor element 13700, and external terminals 1301-1304 and 1311-1314. ..
  • the x-axis direction and the y-axis direction shown in FIGS. 33 to 36 are lateral to the semiconductor module 1300, and the xy plane direction is the plane direction of the semiconductor module 1300.
  • the z-axis direction is a vertical direction orthogonal to the plane direction.
  • the semiconductor module 1300 has an appearance in which eight external terminals 1301 to 1304 and 1311-1314 protrude in the y-axis direction from a resin mold 1330 having a substantially rectangular shape when viewed from above. ing.
  • the external terminals 1301 to 1304 are arranged in this order from the positive direction of the x-axis to the negative direction in the positive direction (first direction) of the y-axis, which is the side of the resin mold 1330, and the y-axis direction is the longitudinal direction. It is postponed as.
  • the external terminals 1311 to 1314 are arranged in this order from the positive direction to the negative direction of the x-axis in the negative direction of the y-axis, which is the second direction facing the first direction with the resin mold 1330 in between. It extends in the axial direction as the longitudinal direction.
  • the upper semiconductor element 1360 and the lower semiconductor element 1370 are integrally sealed in the resin mold 1330 in a state of being laminated in the z-axis direction.
  • the upper semiconductor element 1360 and the lower semiconductor element 1370 are semiconductor elements having the same structure, shape, size, and the like, and are substantially rectangular when viewed from above.
  • the corners 1361 and 1371, the corners 1362 and 1372, the corners 1363 and 1373, and the corners 1364 and 1374 are obtained. Are approximately the same position in the plane direction.
  • the upper semiconductor element 1360 and the lower semiconductor element 1370 are vertical insulated gate semiconductor elements having an element structure as shown in FIG. More specifically, it is a power MOSFET.
  • the upper semiconductor element 1360 and the lower semiconductor element 1370 have the upper semiconductor element 1360 in a direction in which the source electrode 71 is upward (positive direction of the z-axis) and the drain electrode is downward (negative direction of the z-axis), respectively. It is loaded with the lower semiconductor element 1370 facing upward and the lower semiconductor element 1370 facing downward.
  • the upper semiconductor element 1360 is arranged so that the longitudinal direction when viewed from above is the y-axis direction
  • the lower semiconductor element 1370 is arranged so that the longitudinal direction when viewed from above is the x-axis direction. It is arranged so as to be. That is, when viewed from above, the upper semiconductor element 1360 is arranged in a direction rotated by approximately 90 ° counterclockwise with respect to the lower semiconductor element 1370 as an axis in the vertical direction.
  • the semiconductor module 1300 is a first conductive member 1321, a second conductive member 1323, an upper semiconductor element 1360, a third conductive member 1324, and a fourth conductive member laminated in this order from above. It includes 1325, a lower semiconductor element 1370, and an electrode pad 1322.
  • the semiconductor module 1300 further includes a conductive joint plate 1305, 1306, 1315, 1316 at the same position in the vertical direction as the electrode pad 1322.
  • the joint plate 1305 is integrally formed with the external terminal 1301.
  • the joining plate 1306 is integrally formed with the external terminals 1302 to 1304.
  • the joining plate 1315 is integrally formed with the external terminal 1311.
  • the joining plate 1316 is integrally formed with the external terminals 1312 to 1314.
  • the external terminals 1301-1304, 1311-1314, the joining plates 1305, 1306, 1315, 1316, and the electrode pads 1322 are built into the lead frame.
  • the semiconductor module 1300 further includes conductive gate connecting members 1307 and 1317.
  • the second conductive member 1323 corresponds to a source electrode formed on the upper surface side of the upper semiconductor element 1360.
  • the second conductive member 1323 has a shape in which one of the four rectangular corners is cut out when viewed from above, and the gate pad of the upper semiconductor element 1360 is provided in the cutout portion. ..
  • the upper surface of the second conductive member 1323 is joined to the lower surface of the first conductive member 1321 via solder.
  • the gate pad of the upper semiconductor element 1360 and the gate pad of the lower semiconductor element 1370 are provided at positions that are substantially the same when viewed from above. More specifically, the gate pad of the upper semiconductor element 1360 is provided in the vicinity of the corner 1364, and the gate pad of the lower semiconductor element 1370 is provided in the vicinity of the corner 1374.
  • the first conductive member 1321 has a substantially L-shape when viewed from above, and extends to a position above the joint plate 1306 in the positive direction of the y-axis.
  • the first conductive member 1321 has a connecting portion 1321a extending downward to a position reaching the joining plate 1306 at a position above the joining plate 1306.
  • the lower surface of the connecting portion 1321a is joined to the upper surface of the joining plate 1306 via solder.
  • the source electrode of the upper semiconductor element 1360 is electrically connected to the external terminals 1302 to 1304.
  • the lower surface side of the upper semiconductor element 1360 is the drain electrode side, and is joined to the upper surface of the third conductive member 1324 via solder.
  • the fourth conductive member 1325 corresponds to a source electrode formed on the upper surface side of the lower semiconductor element 20.
  • the fourth conductive member 1325 is joined to the third conductive member 1324 via solder.
  • the third conductive member 1324 has a substantially L-shape when viewed from above, and extends to a position above the joint plate 1316 in the negative direction of the y-axis.
  • the third conductive member 1324 has a connecting portion 1324a extending downward to a position reaching the joining plate 1316 at a position above the joining plate 1316.
  • the lower surface of the connecting portion 1324a is joined to the upper surface of the joining plate 1316 via solder.
  • the drain electrode of the upper semiconductor element 1360 and the source electrode of the lower semiconductor element 1370 are electrically connected to the external terminals 1312 to 1314.
  • the first conductive member 1321 and the third conductive member 1324 are so-called clips, but wire bonding, wire ribbons, and the like may be used in addition to the clips.
  • the second conductive member 1323 and the fourth conductive member 1325 are source electrodes of the upper semiconductor element 1360 and the lower semiconductor element 1370, respectively, and have the same shape and size. Similar to the positional relationship between the upper semiconductor element 1360 and the lower semiconductor element 1370, the second conductive member 1323 is rotated about 90 ° counterclockwise with respect to the fourth conductive member 1325. Have been placed.
  • the position of the gate pad of the upper semiconductor element 1360 is a position that is an angle in the positive direction of the x-axis and the positive direction of the y-axis, whereas the position of the gate pad of the lower semiconductor element 1370. Is a position that is an angle in the positive direction of the x-axis and the negative direction of the y-axis.
  • the lower surface side of the lower semiconductor element 1370 is a drain electrode, which is joined to the electrode pad 1322 via solder. As shown in FIG. 33B, the electrode pad 1322 is exposed on the lower surface of the resin mold 1330 and is electrically connected to the drain electrode of the lower semiconductor element 20. The drain electrode of the lower semiconductor element 20 is not electrically connected to any of the external terminals 1301 to 1304 and 1311 to 1314.
  • the first conductive member 1321, the second conductive member 1323, the third conductive member 1324, and the fourth conductive member 1325 are thicker than the electrode pad 1322. Since each conductive member is thick and has a weight corresponding to the thickness, it is possible to suppress the displacement of the upper semiconductor element 1360 and the lower semiconductor element 1370 that are loaded in contact with any of the conductive members. That is, since each conductive member is thicker than the electrode pad 1322, it is possible to suppress the misalignment of each configuration inside the resin mold 1330 of the semiconductor module 1300.
  • the gate connecting member 1307 includes a columnar portion extending in the vertical direction on the upper surface of the joint plate 1305 and a beam extending from the columnar portion in an oblique direction in the negative direction of the x-axis and the y-axis to the gate pad on the upper surface of the upper semiconductor element 1360. It has a shape part.
  • the lower surface of the columnar portion is joined to the upper surface of the joining plate 1305 via solder.
  • the beam-shaped portion is electrically connected to the gate electrode via the gate pad in the upper semiconductor element 1360.
  • the gate electrode of the upper semiconductor element 1360 is electrically connected to the external terminal 1301.
  • the gate connecting member 1317 includes a columnar portion extending in the vertical direction on the upper surface of the joint plate 1315, and a beam-shaped portion extending from the columnar portion in the positive direction of the y-axis to the gate pad on the upper surface of the lower semiconductor element 20.
  • the lower surface of the columnar portion is joined to the upper surface of the joining plate 1315 via solder.
  • the beam-shaped portion is electrically connected to the gate electrode via the gate pad in the lower semiconductor element 20.
  • the gate electrode of the lower semiconductor element 20 is electrically connected to the external terminal 1311.
  • the gate connecting members 1307 and 1317 are so-called gate clips, but wire bonding, wire ribbons, and the like may be used in addition to the clips.
  • the external terminal 1301 is a first gate terminal that is electrically connected to the gate electrode of the upper semiconductor element 1360.
  • the external terminal 1311 is a second gate terminal that is electrically connected to the gate electrode 75 of the lower semiconductor element 1370.
  • the external terminals 1302 to 1304 are first source terminals that are electrically connected to the source electrode of the upper semiconductor element 1360.
  • the external terminals 1312 to 1314 are second source terminals that are electrically connected to the source electrode of the lower semiconductor element 1370, and are first drain terminals that are electrically connected to the drain electrode of the upper semiconductor element 1360.
  • the electronic devices 100, 200, 300, 400, 500, 600, 610, 700, 800, 900 are applied to an electric motor, are arranged substantially in the center of a wiring board (for example, a wiring board 101) and a wiring board, and are used as a power source.
  • the electrical connection wiring to be connected for example, the electrical connection wiring 150
  • a plurality of motor connection wirings for example, the first motor connection wiring 114 and the second motor connection wiring 114
  • Motor connection wiring 115, third motor connection wiring 116), and a plurality of semiconductor modules for example, first semiconductor module 120, second semiconductor module 130, third
  • the semiconductor module 140 is provided.
  • the plurality of semiconductor modules include a plurality of semiconductor elements (for example, semiconductor elements 123b and 124b) and a resin mold (for example, a resin mold 125) for integrally sealing the plurality of semiconductor elements. Therefore, in the semiconductor elements arranged on the wiring board, the wiring for connecting each other can be simplified.
  • the plurality of semiconductor modules are arranged on the electrical connection wiring or at a position on the peripheral side of the electrical connection wiring and on the central side of the motor connection wiring. At least a part of the electrodes of the plurality of semiconductor modules are mounted on the electrical connection wiring. By mounting at least a part of the electrodes of a plurality of semiconductor modules on the electrical connection wiring, at least a part of the semiconductor module and the electrical connection wiring can be arranged so as to overlap each other, and the installation area of the wiring around the semiconductor module is reduced. Can be made to. Therefore, it is possible to reduce the installation area of the wiring from the plurality of motor connection wirings to the electrical connection wirings and the wirings installed around the semiconductor module.
  • the semiconductor module and the arithmetic unit that controls the operation of the electric motor may be mounted on the same substrate on the wiring board.
  • the drive circuit composed of semiconductor modules and the control circuit of the arithmetic unit on the same board, in addition to the effect of downsizing the product, the noise suppression effect by shortening the wiring of the high frequency signal line can be shortened. Can be obtained.
  • the wiring board may be a laminated board having a wiring layer inside the board.
  • the wiring that constitutes the power supply path on the positive electrode side on the substrate surface and arranging the wiring that constitutes the power supply path on the negative electrode side in the inner layer of the substrate the power supplies on the positive electrode side and the negative electrode side are arranged on the same layer of the wiring board. Since it is not necessary to arrange both routes, the substrate can be miniaturized.
  • the above electronic device may have the following configurations.
  • a plurality of motors are connected so that external terminals (for example, external terminals 121 and 122) electrically connected to the plurality of semiconductor elements protrude from the resin mold.
  • the wiring is arranged so as to be substantially parallel to the wiring direction of the wiring.
  • a plurality of semiconductor modules such as electronic devices 100 and 200 may include a plurality of semiconductor elements arranged substantially parallel to or substantially perpendicular to the wiring direction of the plurality of motor connection wirings. preferable.
  • the plurality of semiconductor modules preferably include a plurality of semiconductor elements stacked and stacked in the thickness direction of the wiring board.
  • the electrical connection wiring extends substantially linearly and at least one of a plurality of semiconductor modules is arranged on the electrical connection wiring.
  • the electronic devices 100, 200, 300, 400, 500, 600, 610, 700, 800, 900 can be configured to be applicable to an inverter circuit or an H-bridge circuit.
  • a plurality of semiconductor modules such as electronic devices 100, 200, 300, 500, 600, 610, 700, 800, 900 are incorporated into an inverter circuit as semiconductor modules including an upper arm and a lower arm of each phase of the inverter circuit. It may be applicable. Further, for example, as in the electronic device 400, the plurality of semiconductor modules may be applied to the inverter circuit as a semiconductor module including the entire upper arm or the entire lower arm of each phase of the inverter circuit.
  • a plurality of semiconductor modules applied to an inverter circuit as semiconductor modules including an upper arm and a lower arm of each phase of the inverter circuit are, for example, semiconductor modules 1300, which are stacked and loaded in the thickness direction of the wiring board. It may be a semiconductor module including a semiconductor element as a lower arm and a semiconductor element as a lower arm.
  • the wiring board is an electronic device provided with a plurality of three-phase inverter circuits in which a semiconductor module is applied as an upper arm and a lower arm of each phase. There may be.
  • the wiring board may include a wiring portion 1253 in which the semiconductor module is installed and a resist portion 1252 provided around the wiring portion 1253.
  • the resin mold 1220 mounted on the wiring board 1250 preferably has a higher thermal conductivity than the resist portion 1252. The heat dissipation of the wiring board 1250 and the semiconductor module 1200 can be promoted via the resin mold 1220.
  • the surface of the semiconductor module 1200 facing the wiring board 1250 may be covered with the resin mold 1220. It can be suitably used when it is arranged between the wiring board 1250 and the housings 1270 and 1271 installed on the side facing the wiring board 1250 as in the semiconductor module 1200.
  • the heat generated in the semiconductor module or the wiring board can be dissipated to the housing side via the resin mold by arranging the resin mold and the housing so as to be in contact with each other.
  • the resin mold may be configured to be in contact with the housing via a heat radiating member arranged between the resin mold and the housing. In this case, the thermal conductivity of the heat radiating member is preferably equal to or higher than the thermal conductivity of the resin mold.
  • Each of the above electronic devices can be suitably used for mounting on the electric power steering system 80, and can contribute to miniaturization, heat dissipation promotion, etc. in the drive circuit or the like.
  • the semiconductor module may be provided with square pins 1206-1209 which are non-potential terminals at least a part of the four corners of the resin mold which is substantially rectangular when viewed in a plan view.
  • the semiconductor module preferably includes a plurality of terminals other than square pins as terminals used for transmitting and receiving drive signals of semiconductor elements. Even if one of the plurality of terminals is disconnected, it is possible to prevent the drive signal from being unable to be transmitted / received due to the existence of the other terminals that are not disconnected.
  • the square pin is preferably used for applications other than terminals related to the main function of the semiconductor module.
  • a trench gate type MOSFET in which n channels are formed by applying a gate voltage has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • it may be a planar gate type, a p-channel type in which the p-type and the n-type in FIG. 5 are replaced, an insulated gate type bipolar transistor (IGBT), and a reverse conduction IGBT (RC-). It may be an IGBT).
  • IGBT insulated gate type bipolar transistor
  • RC- reverse conduction IGBT
  • the semiconductor element is an IGBT
  • the emitter electrode corresponds to the first electrode and the collector electrode corresponds to the second electrode.
  • the external terminal electrically connected to the emitter electrode corresponds to the first terminal
  • the external terminal electrically connected to the collector electrode corresponds to the second terminal.
  • a voltage-controlled semiconductor switching element such as an IGBT may be used as each switch instead of the MOSFET.
  • an IGBT not provided with a freewheeling diode it is preferable to install a freewheeling diode for each switch.
  • a freewheeling diode may be connected to each switch in antiparallel, or as each switch, a reverse conduction IGBT (RC-IGBT) in which a freewheeling diode is built in the same semiconductor substrate as an IGBT or the like. May be used.
  • RC-IGBT reverse conduction IGBT

Abstract

電動モータに適用される電子装置(100)は、配線基板(101)と、配線基板の略中央に配置され、電源に接続する電気接続配線(150)と、配線基板の電気接続配線よりも周縁側に配置され電動モータに接続する複数のモータ接続配線(114~116)と、複数の半導体素子(123b,124b)と複数の半導体素子を一体に封止する樹脂モールド(125)とを備える複数の半導体モジュール(120)と、を備える。複数の半導体モジュールは、電気接続配線上もしくは電気接続配線より周縁側であって、モータ接続配線より中央側である位置に配置され、電気接続配線上に、複数の半導体モジュールの少なくとも一部の電極が実装されている。

Description

半導体モジュールを含む電子装置 関連出願の相互参照
 本出願は、2019年10月25日に出願された日本出願番号2019-194218号と、2020年10月15日に出願された日本出願番号2020-174268号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、半導体モジュールを含む電子装置に関する。
 特許文献1に、電動パワーステアリング装置において、電動モータを駆動制御するための2系統の電力変換回路を備える配線基板が記載されている。2系統の電力変換回路は、配線基板の中央線に対して略対称に形成されており、中央側に正極側電源経路、周縁側に負極側電源経路となるように隣接して配設し、さらにその周縁に端子部を配設している。
特開2017-55488号公報
 特許文献1の配線基板では、電力変換回路を構成するスイッチング素子とした設置された、高電位側MOSFETと、低電位側MOSFETと、相リレー用MOSFETとは、各々が個別にパッケージされた3つの半導体モジュールによって構成されている。このため、3つの半導体モジュールを接続するために半導体モジュールの周囲に配線を設置する必要があり、配線によりインピーダンスやインダクタンスが上昇せざるを得なかった。また、配線を設置するスペースを配線基板上に確保する必要があった。
 上記に鑑み、本開示は、電動モータに適用される電子装置において、配線基板に設けられる半導体モジュール同士を接続する配線等を簡略化する技術を提供することを目的とする。
 本開示は、電動モータに適用される電子装置を提供する。この電子装置は、配線基板と、前記配線基板の略中央に配置される電気接続配線と、前記配線基板の前記電気接続配線よりも周縁側に配置され、前記電動モータに接続する複数のモータ接続配線と、複数の半導体素子と、前記複数の半導体素子を一体に封止する樹脂モールドと、を備える複数の半導体モジュールと、を備える。前記複数の半導体モジュールは、前記電気接続配線上もしくは前記電気接続配線上より周縁側であって、前記モータ接続配線より中央側である位置に配置され、前記電気接続配線には、前記複数の半導体モジュールの少なくとも一部の電極が実装されている。
 本開示の電子装置によれば、複数の半導体素子を一体に樹脂モールド内に封止した複数の半導体モジュールは、電気接続配線上、もしくはこれより周縁側であって、モータ接続配線より中央側である位置に、配置される。複数の半導体素子を一体に樹脂モールド内に封止することにより、配線基板上に配置する半導体素子について、互いを接続する配線を簡略化することができる。また、電気接続配線には、複数の半導体モジュールの少なくとも一部の電極が実装されることにより、半導体モジュールの少なくとも一部と電気接続配線とを重ねて配置でき、半導体モジュールの周囲における配線の設置面積を減少させることができる。このため、モータ接続配線から電気接続配線までの間の配線や、半導体モジュールの周囲に設置する配線の設置面積を減少させることができる。その結果、配線基板において、複数のモータ接続配線や複数の半導体素子同士を接続する配線を簡略化することができ、配線のためのスペースを低減するとともに、配線のインピーダンスおよびインダクタンスを低減することができる。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、第1実施形態に係る電子装置を適用できる電動パワーステアリングシステムの一例を示す概略図であり、 図2は、第1実施形態に係る電子装置の平面図であり、 図3は、図2に示す電子装置に備えられる半導体モジュールの平面図であり、 図4は、図3のIV-IV線断面図であり、 図5は、図3に示す半導体モジュールにおける半導体素子の素子構造を示す断面図であり、 図6は、図2に示す電子装置を適用できるモータ駆動回路の一例を示す図であり、 図7は、変形例にかかる電子装置の平面図であり、 図8は、変形例にかかる電子装置の平面図および断面図であり、 図9は、図8に示す電子装置に備えられる半導体モジュールの平面図であり、 図10は、図9のX-X線断面図であり、 図11は、第2実施形態に係る電子装置の平面図であり、 図12は、図11に示す電子装置を適用できるモータ駆動回路の一例を示す図であり、 図13は、第3実施形態に係る電子装置の平面図であり、 図14は、図13に示す電子装置を適用できるモータ駆動回路の一例を示す図であり、 図15は、第4実施形態に係る電子装置の平面図であり、 図16は、変形例に係る電子装置の平面図であり、 図17は、図15および図16に示す電子装置を適用できるモータ駆動回路の一例を示す図であり、 図18は、第5実施形態に係る電子装置の平面図であり、 図19は、図18に示す電子装置を適用できるモータ駆動回路の一例を示す図であり、 図20は、第6実施形態に係る電子装置の平面図であり、 図21は、図20に示す電子装置を適用できるモータ駆動回路の一例を示す図であり、 図22は、変形例に係る電子装置の平面図であり、 図23は、図22に示す電子装置を適用できるモータ駆動回路の一例を示す図であり、 図24は、第7実施形態に係る電子装置において電気接続配線を除去した状態を示す平面図であり、 図25は、図24に示す電子装置に電気接続配線を設置した状態を示す平面図であり、 図26は、図24に示す電子装置に備えられる半導体モジュールの平面図であり、 図27は、図26に示す半導体モジュールにおいて樹脂モールドを除去した状態を示す平面図であり、 図28は、図27のXXVIII-XXVIII線断面図であり、 図29は、図27のXXIX-XXIX線断面図であり、 図30は、変形例に係る電子装置の平面図であり、 図31は、図26~29に示す半導体モジュールの実装例を示す図であり、 図32は、図26~29に示す半導体モジュールの実装例を示す図であり、 図33は、変形例に係る半導体モジュールを示す平面図であり、 図34は、図33に示す半導体モジュールにおいて樹脂モールドを除去した状態を示す斜視図であり、 図35は、図33に示す半導体モジュールにおいて樹脂モールドを除去した状態を示す平面図であり、 図36は、図35のXXXVI-XXXVI線断面図である。
 (第1実施形態)
 第1実施形態に係る電子装置100は、図1に示すような車両の電動パワーステアリングシステム(EPS)80の駆動回路に適用することができる。EPS80は、ハンドルを構成するステアリングホイール90、ステアリングシャフト91、ピニオンギア92、ラック軸93及びEPS装置81を備えている。ステアリングホイール90には、ステアリングシャフト91が接続されている。ステアリングシャフト91の先端には、ピニオンギア92が設けられている。ピニオンギア92は、ラック軸93に噛み合っている。ラック軸93の両端には、タイロッド等を介して車輪95が回転可能に連結されている。ドライバによりステアリングホイール90が回転操作されると、ステアリングシャフト91が回転する。ステアリングシャフト91の回転運動は、ピニオンギア92によってラック軸93の直線運動に変換され、ラック軸93の変位量に応じた操舵角に車輪95が操舵される。
 EPS装置81は、トルクセンサ94、減速機96、機電一体型の電動モータ40を備えている。トルクセンサ94は、ステアリングシャフト91に設けられており、ステアリングシャフト91の出力トルクである操舵トルクTrqを検出する。電動モータ40は、回転電機部41と、通電回路部42とを備えている。回転電機部41は、検出された操舵トルクTrq及びステアリングホイール90の操舵方向に応じた補助トルクを発生する。通電回路部42は、回転電機部41の駆動制御を行う。減速機96は、回転電機部41のロータの回転軸の回転を減速しつつ、補助トルクをステアリングシャフト91に伝達する。
 図1,2に示すように、通電回路部42のケーシング内に、略円板状の電子装置100が設置されている。図2は、電子装置100を回転電機部41側から見た図である。電子装置100は、略円形の配線基板101と、配線基板101の周縁に設けられた固定部102とを備える。固定部102は、ボルトを捩入することにより回転電機部41側に電子装置100を固定可能な孔部を備えている。
 電子装置100は、さらに、第1モータ出力端子111と、第2モータ出力端子112と、第3モータ出力端子113と、第1モータ接続配線114と、第2モータ接続配線115と、第3モータ接続配線116と、第1半導体モジュール120と、第2半導体モジュール130と、第3半導体モジュール140と、電気接続配線150と、電源端子160と、を備えている。これらの構成は、配線基板101の回転電機部41側の面上に設置されている。
 図2に示すように、電気接続配線150は、配線基板101のx方向の中央の正方向寄り(図2における右寄り)となる位置に配置され、y方向に延在している。電気接続配線150は、電源端子160を介してEPS80に電力を供給するメインバッテリに接続している。
 配線基板101の周縁側(x軸の正方向側)において、y軸の正方向側から負方向側に向かって、第1モータ出力端子111、第2モータ出力端子112、第3モータ出力端子113がこの順序で配置されている。第1モータ接続配線114は、第1モータ出力端子111から、電気接続配線150が配置されている配線基板101の中央側(x軸の負方向側)に向かって略直線状に延在している。第2モータ接続配線115は、第2モータ出力端子112から、電気接続配線150が配置されている配線基板101の中央側(x軸の負方向側)に向かって略直線状に延在している。第3モータ接続配線116は、第3モータ出力端子113から、電気接続配線150が配置されている配線基板101の中央側(x軸の負方向側)に向かって略直線状に延在している。第1モータ接続配線114と、第2モータ接続配線115と、第3モータ接続配線116の配線方向は、電気接続配線150に向かう方向(x方向)であり、第1モータ接続配線114と、第2モータ接続配線115と、第3モータ接続配線116の配列方向は、配線基板101上で配線方向に直交する方向(y方向)である。
 第1半導体モジュール120は、第1モータ接続配線114と、電気接続配線150との間に配置されている。第2半導体モジュール130は、第2モータ接続配線115と、電気接続配線150との間に配置されている。第3半導体モジュール140は、第3モータ接続配線116と、電気接続配線150との間に配置されている。
 第1半導体モジュール120と、第2半導体モジュール130と、第3半導体モジュール140とは、同一構造の半導体モジュールであり、図3,4に示すように、上面視したときの形状が、x方向に対向する2辺とy方向に対向する2辺とを備える略長方形状の樹脂モールド125から、x軸の正方向に4つの外部端子121が突出し、x軸の負方向に4つの外部端子122が突出した外観を有している。第1半導体モジュール120は、上面視したときに、第1モータ接続配線114の配線方向(x方向)と略平行となるように配置されている。より具体的には、第1半導体モジュール120を上面視したときに、略長方形状のとなる上面の4つの辺のうちの対向する2辺が、第1モータ接続配線114の配線方向と略平行となるように配置されている。同様に、第2半導体モジュール130および第3半導体モジュール140についても、上面視したときに、それぞれ第2モータ接続配線115および第3モータ接続配線116の配線方向(x方向)と略平行となるように配置されている。より具体的には、第2半導体モジュール130および第3半導体モジュール140を上面視したときに、略長方形状のとなる上面の4つの辺のうちの対向する2辺が、それぞれ第2モータ接続配線115および第3モータ接続配線116の配線方向と略平行となるように配置されている。
 第1半導体モジュール120は、第1半導体素子部123と、第2半導体素子部124と、樹脂モールド125と、外部端子121,122とを備える。第1半導体素子部123は、半導体素子123bと、第1電極123cと、第2電極123aとを含む。第2半導体素子部124は、半導体素子124bと、第1電極124cと、第2電極124aとを含む。樹脂モールド125は、第1半導体素子部123と第2半導体素子部124とを一体に封止する。
 半導体素子123b,124bは、同一の素子構造を有し、図5に示すような素子構造を有する縦型の絶縁ゲート半導体素子である。より具体的には、パワーMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor:MOSFET)である。
 半導体素子123b,124bは、半導体基板60と、ソース電極71と、ドレイン電極72とを備えている。ソース電極71は、半導体基板60の上面60uに接して形成されている。ドレイン電極72は、半導体基板60の下面60bに接して形成されている。上面60uは第1面に相当し、下面60bは第2面に相当する。半導体基板60には、下面60b側から順に、n+領域61、n-領域62、p+領域63が積層されている。p+領域63の上面側の一部に、n+領域64が形成されている。半導体基板60の上面60uから、n+領域64およびp+領域63を貫通して、n-領域62の上面側まで到達するトレンチ73が形成されている。トレンチ73の内壁面にはゲート絶縁膜74が形成されており、トレンチ73内には、ゲート絶縁膜74により半導体基板60と絶縁された状態でゲート電極75が充填されている。ゲート電極75の上面は、絶縁膜76により覆われており、絶縁膜76によって、ゲート電極75とソース電極71とは絶縁されている。なお、半導体基板60の材料としては、特に限定されないが、シリコン(Si)、炭化ケイ素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)等を例示することができる。
 第1半導体素子133および第2半導体素子143のゲート電極75に正電圧を印加すると、ゲート絶縁膜74に沿ってp+領域63にn型のチャネルが形成され、半導体基板60において、n型のキャリアがソース電極71側からドレイン電極72側が移動する。これによって、ドレイン電極72側からソース電極71側に電流が流れる。すなわち、半導体素子123b,124bにおいては、ゲート電極75に印加するゲート電圧を制御することにより、半導体素子123b,124bに係るスイッチング素子のオンオフ制御を実行することができる。ソース電極71は、第1電極に相当し、外部端子のうち、ソース電極71に電気的に接続するソース端子は、第1端子に相当する。また、ドレイン電極72は、第2電極に相当し、外部端子のうち、ドレイン電極72に電気的に接続するドレイン端子は、第2端子に相当する。
 半導体素子123b,124bは、それぞれ、ソース電極71を回転電機部41側(z軸の正方向側)とし、ドレイン電極をその逆側(z軸の負方向側)とする向きで、長手方向がx方向となるように配置されている。半導体素子123bと、半導体素子124bとは、同じ向きでy軸方向に並べて配置された状態で、一体に封止されている。半導体素子123bのゲートパッドと、半導体素子124bのゲートパッドとは、各半導体素子における同じ位置に設けられている。外部端子121,122のうち、半導体素子123bのドレイン端子は、第2電極123aに接続された外部端子121a,121bであり、ソース端子は、第1電極123cに接続された外部端子122bであり、ゲート端子は、外部端子122aである。また、半導体素子124bのドレイン端子は、第2電極124aに接続された外部端子122c,122dであり、ソース端子は、第1電極124cに接続された外部端子121cであり、ゲート端子は、外部端子121dである。
 半導体素子123b,124bは、第1モータ接続配線114、第2モータ接続配線115、第3モータ接続配線116の配線方向であるx方向に対してその長手方向が平行となる向きで、第1モータ接続配線114、第2モータ接続配線115、第3モータ接続配線116の配線方向と垂直なy方向に並べて配置されている。半導体素子123bのドレイン端子である外部端子121a,121bおよび半導体素子124bのソース電端子である外部端子121cは、はんだを介して第1モータ接続配線114上に接合されている。半導体素子124bのドレイン端子である外部端子122c,122dは、はんだを介して、電気接続配線150上に接合されている。
 同様に、第2半導体モジュール130のx軸の正方向側に突出する外部端子は、はんだを介して第2モータ接続配線115上に接合されている。第2半導体モジュール130のx軸の負方向側に突出する外部端子は、はんだを介して電気接続配線150上に接合されている。第3半導体モジュール140のx軸の正方向側に突出する外部端子は、はんだを介して第3モータ接続配線116上に接合されている。第3半導体モジュール140のx軸の負方向側に突出する外部端子は、はんだを介して電気接続配線150上に接合されている。
 電子装置100は、図6に示すモータ駆動回路に適用される。図6に示すように、回転電機部41としては、永久磁石界磁型又は巻線界磁型のものを用いることができる。回転電機部41の固定子は、巻線群Mを備えている。巻線群Mは、星形結線されたU相巻線U、V相巻線V及びW相巻線Wを備えている。U,V,W相巻線U,V,Wそれぞれの第1端は、中性点で接続されている。U,V,W相巻線U,V,Wは、電気角θeで120°ずつずれている。
 通電回路部42は、電力変換器としてのインバータINVと、電源リレーSRと、逆接保護リレーSC等を備えている。インバータINVは、1対の上アームスイッチと下アームスイッチとを含むスイッチ群SU、SV,SWを含む。スイッチ群SUの上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点には、U相巻線Uの第2端が接続されている。スイッチ群SVの上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点には、V相巻線Vの第2端が接続されている。スイッチ群SWの上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点には、W相巻線Wの第2端が接続されている。
 スイッチ群SU、SV,SWの上アームスイッチの高電位側端子Hは、電源リレーSRおよび逆接保護リレーSC、インダクタLを介して、直流電源であるバッテリVの正極端子に接続されている。バッテリVと並列に、バイパスコンデンサCが接続されている。バッテリVの負極端子は、グランドに接続されている。スイッチ群SU、SV,SWの下アームスイッチの低電位側端子は、抵抗RU,RV,RWを介して、グランドに接続されている。
 スイッチ群SU、SV,SWを構成するスイッチング素子としては、半導体素子123b,124bに例示するようなMOSFETを用いることができる。各スイッチ群SU、SV,SWにおいて、上アームスイッチとして用いるMOSFETのソース電極と、下アームスイッチとして用いるMOSFETのドレイン電極とは、接続して直列に接続されている。
 スイッチ群SUの上アームスイッチと下アームスイッチとを一体化した半導体モジュールとして、第1半導体モジュール120を用いることができる。スイッチ群SVの上アームスイッチと下アームスイッチとを一体化した半導体モジュールとして、第2半導体モジュール130を用いることができる。スイッチ群SWの上アームスイッチと下アームスイッチとを一体化した半導体モジュールとして、第3半導体モジュール140を用いることができる。第1半導体モジュール120、第2半導体モジュール130、第3半導体モジュール140は、インバータINVに適用することができる。
 なお、電源リレーSRや逆接保護リレーSCを構成するスイッチング素子としても、半導体素子123b,124bに例示するようなMOSFETを用いることができる。電源リレーSRと、逆接保護リレーSCとは、互いにMOSFETのソース電極同士を接続して直列に接続される。
 なお、スイッチング素子として、半導体素子123b,124bのようなMOSFETを用いる場合には、そのボディーダイオードを還流ダイオードとして利用することができる。このため、図6においては、各スイッチついて逆並列に接続する還流ダイオードを記載していないが、各スイッチに還流ダイオードを接続してもよい。
 通電回路部42は、抵抗RU,RV,RWに流れる電流を検出し、U,V,W相電流Iur,Ivr,Iwrとして出力する。
 通電回路部42は、マイコンを主体として構成されたECUを備え、ECUによって、回転電機部41のトルクをトルク指令値Tr*に制御すべく、インバータINVの各スイッチを操作する。トルク指令値Tr*は、例えば、トルクセンサ94により検出された操舵トルクTrqに基づいて設定される。通電回路部42は、ECUによって、角度センサの出力信号に基づいて、回転電機部41の電気角θeを算出する。なお、角度センサとしては、例えば、回転電機部41の回転子側に設けられた磁気発生部である磁石と、磁石に近接して設けられた磁気検出素子とを備える角度センサを例示することができる。上記のECUが提供する機能は、例えば、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ハードウェア、又はそれらの組み合わせによって提供することができる。
 上記のとおり、電子装置100は、EPS80の駆動回路に相当する通電回路部42に適用することができる。また、第1半導体モジュール120、第2半導体モジュール130、第3半導体モジュール140は、それぞれ、インバータINVとして示すインバータ回路のスイッチSU,SV,SWにそれぞれ適用することができる。
 上記のとおり、第1実施形態に係る電子装置100では、電気接続配線150は、配線基板101の第1方向(x方向)の略中央に配置され、第1方向に直交する第2方向(y方向)に延在している。第1モータ接続配線114、第2モータ接続配線115、第3モータ接続配線116は、電気接続配線150に対してx軸の正方向側となる配線基板101の周縁側に配置されている。第1モータ接続配線114、第2モータ接続配線115、第3モータ接続配線116は、y軸の正方向側から負方向側に向かって、この順序で、配置されており、電気接続配線150に向かってx軸の負方向に略平行に延在している。
 また、電気接続配線150と、第1モータ接続配線114、第2モータ接続配線115、第3モータ接続配線116との間には、それぞれ、第1半導体モジュール120、第2半導体モジュール130、第3半導体モジュール140が配置される。第1半導体モジュール120、第2半導体モジュール130、第3半導体モジュール140は、それぞれ、電気接続配線150と、第1モータ接続配線114、第2モータ接続配線115、第3モータ接続配線116との間に配置されるスイッチ群SU、SV,SWを構成する2つの半導体素子(MOSFET)を、樹脂モールド内に一体に封止する半導体モジュールである。第1半導体モジュール120、第2半導体モジュール130、第3半導体モジュール140において、スイッチ群SU、SV,SWにおける2つの半導体素子は、樹脂モールド内で互いに接続されているため、2つの半導体素子を接続するための配線を樹脂モールドの側方(xy平面方向)の配線基板101上に設ける必要が無い。
 さらに、第1半導体モジュール120、第2半導体モジュール130、第3半導体モジュール140は、それぞれ、電気接続配線150よりも周縁側、かつ、第1モータ接続配線114、第2モータ接続配線115、第3モータ接続配線116よりも中央側に配置され、電気接続配線150には、第1半導体モジュール120、第2半導体モジュール130、第3半導体モジュール140のドレイン端子が接合されている。このため、第1半導体モジュール120、第2半導体モジュール130、第3半導体モジュール140の少なくとも一部と電気接続配線150とを重ねて配置でき、第1半導体モジュール120、第2半導体モジュール130、第3半導体モジュール140の周囲における配線の設置面積を減少させることができる。その結果、配線基板101において、第1半導体モジュール120、第2半導体モジュール130、第3半導体モジュール140第1モータ接続配線114、第2モータ接続配線115、第3モータ接続配線116等の構成を接続する配線を簡略化することができ、配線のためのスペースを低減するとともに、配線のインピーダンスおよびインダクタンスを低減することができる。
 また、第1半導体モジュール120、第2半導体モジュール130、第3半導体モジュール140は、それぞれ、電気接続配線150と、第1モータ接続配線114、第2モータ接続配線115、第3モータ接続配線116との間において、接続されるモータ接続配線と略平行となるように配置されている。このため、各モータ出力端子111~113から電気接続配線150までの配線の長さを概ね最短とすることができる。また、第1半導体モジュール120、第2半導体モジュール130、第3半導体モジュール140は、外部端子121,122の延在する向きが、第1モータ接続配線114、第2モータ接続配線115、第3モータ接続配線116の配線方向であるx方向に対して略平行となるように並べて配置されている。このように配置することにより、第1半導体モジュール120、第2半導体モジュール130、第3半導体モジュール140を、それぞれ第1モータ接続配線114、第2モータ接続配線115、第3モータ接続配線116と略平行となるように配置し易くすることができる。
 (変形例)
 第1実施形態では、第1半導体モジュール120、第2半導体モジュール130、第3半導体モジュール140は、樹脂モールド内の2つの半導体素子がy方向に略平行となる向きで配置されていたが、これに限定されない。
 図7に示す第1半導体モジュール220、第2半導体モジュール230、第3半導体モジュール240ように、樹脂モールド内の2つの半導体素子がx方向に略平行に配置されるような向きで配置されてもよい。第1半導体モジュール220、第2半導体モジュール230、第3半導体モジュール240は、第1半導体モジュール120等と同様の半導体モジュールであって、図2における向きに対して反時計回りに90°回転させた向きで配置されている。
 また、電気接続配線250は、第1半導体モジュール220、第2半導体モジュール230、第3半導体モジュール240の配列方向であるy方向に沿って略直線状に延在している。電気接続配線250は、一方の半導体素子(図3,6に示す上アーム側の半導体素子124b)の下面に設けられたドレインパッドに接している。電気接続配線250上に第1半導体モジュール220、第2半導体モジュール230、第3半導体モジュール240が配置されるため、配線基板201における実装面積を低減することができる。電子装置200における他の構成は、電子装置100と同様であるため、100番台の参照番号を200番台に読み替えることにより説明を省略する。
 また、図8に示す第1半導体モジュール320、第2半導体モジュール330、第3半導体モジュール340ように、樹脂モールド内の2つの半導体素子が配線基板301の厚み方向(z方向)に積載されていてもよい。なお、第1半導体モジュール320、第2半導体モジュール330、第3半導体モジュール340は、同一構造の半導体モジュールである。第1半導体モジュール320の各構成は、参照番号の320番台を330番台または340番台に読み替えることによって、第2半導体モジュール330または第3半導体モジュール340に適用される。
 図8(b)に示すように、配線基板301は、第3半導体モジュール340等が実装された面上からレジスト層361、基板層362、配線層363、基板層364、配線層365、基板層366、レジスト層367が、この順序で積層された積層基板である。基板層362.364は、コア材と称される絶縁体を材料とする絶縁層であり、配線層363,365は、銅等の電極材料によって構成されている。第3モータ接続配線316および電気接続配線350は、基板層362上に設けられており、第3モータ出力端子313は、基板層362上で第3モータ接続配線316と連結している。レジスト層361は、第3モータ接続配線316上において第3半導体モジュール340の設置面の近傍から第3モータ出力端子313の手前までの領域に形成されており、第3モータ出力端子313の上面は、レジスト層361に覆われていない。第3モータ出力端子313は、配線基板301の厚み方向(z軸方向)に、基板層362からレジスト層367まで貫通しており、配線層363,365は、第3モータ出力端子313に電気的に接続されている。
 図9、10に示すように、第1半導体モジュール320は、z軸の正方向側に配置された第1半導体素子部323と、z軸の負方向側に配置された第2半導体素子部324と、樹脂モールド325と、外部端子321,322とを備える。第1半導体素子部323は、半導体素子323bと、第1電極323cとを含む。第2半導体素子部324は、半導体素子324bと、第1電極324cと、第2電極324aとを含む。半導体素子323b,324bは、半導体素子123b,124bと同一の素子構造を有するMOSFETであり、ソース電極71側がz軸の正方向側となる向きで配置されている。第1電極324cは、半導体素子324bのソース電極71側の面に接合されるとともに、半導体素子323bのドレイン電極72側の面に接合されている。樹脂モールド325は、第1半導体素子部323と第2半導体素子部324とを一体に封止する。外部端子321は、第1半導体素子部323側の半導体素子323bに電気的に接続している。外部端子322は、第2半導体素子部324側の半導体素子324bに電気的に接続している。
 図8に示す電子装置300によれば、半導体素子323b,324bが積層されているため、第1半導体モジュール320、第2半導体モジュール330、第3半導体モジュール340の平面方向(xy方向)の面積が小さくなる。その結果、配線基板301上における各半導体モジュールの実装面積をより小さくすることができる。
 また、図7に示す電子装置200と同様に、図8に示す電子装置300においても、電気接続配線350は、第1半導体モジュール320、第2半導体モジュール330、第3半導体モジュール340の配列方向であるy方向に沿って略直線状に延在している。電気接続配線350上に第1半導体モジュール320、第2半導体モジュール330、第3半導体モジュール340が配置され、半導体素子324bのドレイン電極72に電気的に接続するドレインパッドと接しているため、配線基板301における実装面積を低減することができる。また、電子装置300では、配線基板301は、その基板内層に配線層363,365を備えている。このため、図6に示す負極側電源経路として、配線層363,365を利用できる。配線基板301の基板面上に正極側の電源経路を構成する配線を配置し、基板内層に負極側の電源経路を構成する配線を配置する等により、配線基板の同一層に正極側と負極側の電源経路の双方を配置する必要がなくなるため、基板を小型化できる。また、負極側の電源経路を基板内層に配置することにより、基板上に配置する各構成において配置の自由度が高くなるため、モータ接続配線から電気接続配線までの間の配線や、半導体モジュールの周囲に設置する配線距離を減少させるための各構成の配置が容易になる。電子装置300における他の構成は、電子装置100と同様であるため、100番台の参照番号を300番台に読み替えることにより説明を省略する。
 (第2実施形態)
 第1実施形態では、複数の半導体モジュールのそれぞれがインバータ回路の上アームと下アームを構成する2つの半導体素子を樹脂モールド内に一体化する半導体モジュールを例示して説明したが、これに限定されない。第2実施形態において説明するように、複数の半導体モジュールは、それぞれ3つの半導体素子を含んでいてもよい。
 図11に示すように、電子装置400では、配線基板401の周縁側(x軸の正方向側)において、y軸の正方向側から負方向側に向かって、第1モータ出力端子411、第2モータ出力端子412、第3モータ出力端子413がこの順序で配置されている。第1モータ接続配線414は、第1モータ出力端子411から、電気接続配線450が配置されている配線基板401の中央側(x軸の負方向側)に向かって略直線状に延在している。第2モータ接続配線115は、第2モータ出力端子412から、電気接続配線450が配置されている配線基板401の中央側(x軸の負方向側)に向かって略直線状に延在している。第3モータ接続配線416は、第3モータ出力端子413から、電気接続配線450が配置されている配線基板401の中央側(x軸の負方向側)に向かって略直線状に延在している。
 半導体モジュール420,430は、第1モータ接続配線414、第2モータ接続配線415、第3モータ接続配線416、電気接続配線450との間に、x方向に略平行に並べて配置されている。半導体モジュール420は、第1モータ接続配線414、第2モータ接続配線415、第3モータ接続配線416上に亘って設置されている。半導体モジュール430は、y方向に略直線状に延びる電気接続配線450上に設置されている。半導体モジュール420と半導体モジュール430との間は、それぞれ中間配線417,418,419によって接続されている。中間配線417,418,419は、それぞれ、第1モータ接続配線414、第2モータ接続配線415、第3モータ接続配線416の一部である。半導体モジュール420は、電気接続配線450よりも周縁側に配置され、半導体モジュール430は、電気接続配線450上に配置されている。また、半導体モジュール420,430は、第1モータ接続配線414、第2モータ接続配線415、第3モータ接続配線416よりも中央側に配置されている。電気接続配線450には、半導体モジュール430のドレイン端子が接合されている。
 半導体モジュール420,430は、図3,4に示す第1半導体モジュール120が2つの半導体素子123b,124bを含むのに対し、さらに同じ半導体素子を追加した3つの半導体素子を含むように構成された半導体モジュールである。半導体モジュール420,430は、3つの半導体素子がy方向に略平行に並ぶような向きで配置されている。半導体モジュール420,430は、上面視したときに、略長方形状のとなる上面の4つの辺のうちの対向する2辺が、第1モータ接続配線414、第2モータ接続配線415、第3モータ接続配線416の配線方向と略平行となるように配置されている。半導体モジュール420の3つの半導体素子のドレインパッドは、それぞれ、第1モータ接続配線414、第2モータ接続配線415、第3モータ接続配線416に接している。半導体モジュール430の3つの半導体素子のドレインパッドは、電気接続配線450と接している。中間配線417,418,419には、半導体モジュール430に含まれる3つの半導体素子のソース電極71と電気的に接続する外部端子が接続される。なお、図示していないが、半導体モジュール420,430の外部端子は、それぞれが接続される、第1モータ接続配線414、第2モータ接続配線415、第3モータ接続配線416の配線方向と略平行となる向きにおいて対向して突出している。
 半導体モジュール420,430は、図12(a)および図12(b)に示すような、3つの半導体素子を含むインバータ回路の各相の上アーム全体を含むスイッチ群SP,下アーム全体を含むスイッチ群SNとしてインバータ回路に適用することができる。より具体的には、半導体モジュール420は、スイッチ群SNとして利用でき、半導体モジュール430は、スイッチ群SPとして利用できる。なお、図12(a)に示す駆動回路は、スイッチ群の構成以外は、図6に示す駆動回路と同様である。また、図12(b)に示す駆動回路は、3つの抵抗RU,RV,RWに替えて、1つの抵抗Rを介してグランドに接続している点において図12(a)と相違するのみであり、その他の構成は、図12(a)と同様である。
 (第3実施形態)
 第1実施形態では、半導体モジュールとして、複数の半導体素子を樹脂モールド内に一体に含む半導体モジュールのみを含む電子装置100を例示して説明したが、これに限定されない。図13に示す電子装置500のように、複数の半導体素子を樹脂モールド内に一体に含む半導体モジュールに加えて、1つの半導体素子を樹脂モールド内に含む半導体モジュールを備えていてもよい。
 図13に示すように、電子装置500では、第1実施形態と同様に、第1半導体モジュール520は、第1モータ接続配線514と、電気接続配線550との間において第1モータ接続配線514の配線方向と略平行に配置されている。電子装置500では、さらに、第1モータ接続配線514上に、1つの半導体素子を含む半導体モジュール529が配置されている。
 同様に、第2半導体モジュール530は、第2モータ接続配線515と、電気接続配線550との間において第2モータ接続配線515の配線方向と略平行に配置されている。第2モータ接続配線515上に、1つの半導体素子を含む半導体モジュール539が配置されている。第3半導体モジュール540は、第3モータ接続配線516と、電気接続配線550との間において第3モータ接続配線516の配線方向と略平行に配置されている。第3モータ接続配線516上に、1つの半導体素子を含む半導体モジュール549が配置されている。すなわち、第1半導体モジュール520、第2半導体モジュール530、第3半導体モジュール540は、それぞれ、電気接続配線550よりも周縁側、かつ、第1モータ接続配線514、第2モータ接続配線515、第3モータ接続配線516よりも中央側に配置されている。
 なお、半導体モジュール529,539,549は、図3,4に示す第1半導体モジュール120が2つの半導体素子123b,124bを含むのに対し、1つの半導体素子を含むように構成された半導体モジュールである。図示していないが、第1半導体モジュール520,第2半導体モジュール530、第3半導体モジュール540の外部端子は、それぞれが接続される、第1モータ接続配線514、第2モータ接続配線515、第3モータ接続配線516の配線方向と略平行となる向きにおいて対向して突出している。電気接続配線550には、第1半導体モジュール520、第2半導体モジュール530、第3半導体モジュール540のドレイン端子が接合されている。電子装置500のその他の構成は電子装置100と同様であるため、100番台の参照番号を500番台に読み替えることにより説明を省略する。
 電子装置500は、図14に示すような駆動回路に適用できる。半導体モジュール529,539,549は、それぞれ、図14に示すような、スイッチ群SU、SV,SWと、U,V,W相巻線U,V,Wとの間に配置されるスイッチ群SNとしてインバータ回路に適用することができる。より具体的には、半導体モジュール420は、スイッチSSU,SSV,SSWとして利用できる。なお、図14に示す駆動回路は、スイッチ群SU、SV,SWと、U,V,W相巻線U,V,Wとの間にスイッチSSU,SSV,SSWを備える点において、図6に示す駆動回路と相違しており、その他の構成は、図6に示す駆動回路と同様である。
 (第4実施形態)
 第4実施形態では、電気接続配線と、モータ接続配線と、その間に配置される半導体モジュールとの組が複数設けられた電子装置600について説明する。
 図15に示す電子装置600では、配線基板601のx方向を通りy方向に延びる中央線L1に対して略線対称となるように、電気接続配線、モータ接続配線、半導体モジュールとの組が2組設けられている。
 配線基板601の中央線L1より軸の正方向側には、第1モータ出力端子611aと、第2モータ出力端子612aと、第3モータ出力端子613aと、第1モータ接続配線614aと、第2モータ接続配線615aと、第3モータ接続配線616aと、第1半導体モジュール620aと、第2半導体モジュール630aと、第3半導体モジュール640aと、半導体モジュール629a,639a,649aと、電気接続配線650と、電源端子660と、を備えている。電源端子660aは、図13に示す電源端子560に対して設置位置がx軸の正方向に移動している。配線基板601の中央線L1より軸の正方向側の他の構成は、図13に示す電子装置500の配線基板501上の各構成と同様であるため、500番台の参照番号を600番台に読み替え、さらに添え字aを添えることによって説明を省略する。
 配線基板601の中央線L1よりx軸の負方向側には、第1モータ出力端子611bと、第2モータ出力端子612bと、第3モータ出力端子613bと、第1モータ接続配線614bと、第2モータ接続配線615bと、第3モータ接続配線616bと、第1半導体モジュール620bと、第2半導体モジュール630bと、第3半導体モジュール640bと、半導体モジュール629b,639b,649bと、電気接続配線650と、電源端子660と、を備えている。配線基板601の中央線L1よりx軸の負方向側の他の構成は、添え字「a」によって示されるx軸の正方向側の各構成を中央線L1に対して反転させたものと同等であるため、添え字「a」を添え字「b」に置き換えることによって説明を省略する。
 図15に示すように、電子装置600では、配線基板601の中央線L1の両側に1対の電気接続配線650a,650bを配置する。配線基板602のx軸の正方向または負方向の周縁側に1対の第1モータ出力端子611a,611b、第2モータ出力端子612a,612b、第3モータ出力端子613a,613bを配置する。電気接続配線650a,650bと、第1モータ出力端子611a,611b、第2モータ出力端子612a,612b、第3モータ出力端子613a,613bとの間に、x方向に略直線的に延在する第1モータ接続配線614a,614b、第2モータ接続配線615a,615b、第3モータ接続配線616a,616bをそれぞれ配置する。
 そして、第1半導体モジュール620a,620bは、それぞれ、第1モータ接続配線614a,614bと、電気接続配線650a,650bとの間において第1モータ接続配線614a,614bの配線方向と略平行に配置されている。半導体モジュール629a,629bは、それぞれ、第1モータ接続配線614a,614b上に配置されている。第2半導体モジュール630a,630bは、それぞれ、第2モータ接続配線615a,615bと、電気接続配線650a,650bとの間において第2モータ接続配線615a,615bの配線方向と略平行に配置されている。半導体モジュール639a,639bは、それぞれ、第2モータ接続配線615a,615b上に配置されている。第3半導体モジュール640a,640bは、それぞれ、第3モータ接続配線616a,616bと、電気接続配線650a,650bとの間において第3モータ接続配線616a,616bの配線方向と略平行に配置されている。半導体モジュール649a,649bは、それぞれ、第3モータ接続配線616a,616b上に配置されている。
 すなわち、第1半導体モジュール620a、第2半導体モジュール630a、第3半導体モジュール640aは、それぞれ、電気接続配線650aよりも周縁側、かつ、第1モータ接続配線614a、第2モータ接続配線615a、第3モータ接続配線616aよりも中央側に配置されている。また、第1半導体モジュール620b、第2半導体モジュール630b、第3半導体モジュール640bは、それぞれ、電気接続配線650bよりも周縁側、かつ、第1モータ接続配線614b、第2モータ接続配線615b、第3モータ接続配線616bよりも中央側に配置されている。
 なお、図示していないが、第1半導体モジュール620a,620b,第2半導体モジュール630a,630b、第3半導体モジュール640a,640bの外部端子は、それぞれが接続される、第1モータ接続配線614a,614b、第2モータ接続配線615a,615b、第3モータ接続配線616a,616bの配線方向と略平行となる向きにおいて対向して突出している。電気接続配線650aには、第1半導体モジュール620a、第2半導体モジュール630a、第3半導体モジュール640aのドレイン端子が接合されている。また、電気接続配線650bには、第1半導体モジュール620b、第2半導体モジュール630b、第3半導体モジュール640bのドレイン端子が接合されている。
 (変形例)
 図16に示す電子装置610のように、配線基板601のx方向およびy方向の中心O1に対して略点対称となるように、電気接続配線、モータ接続配線、半導体モジュールとの組が2組設けられていてもよい。図16において添え字「a」によって示される各構成は、図15に示す電子装置600と同様であるため、説明を省略する。
 配線基板601の中心O1よりx軸の負方向側には、第1モータ出力端子611cと、第2モータ出力端子612cと、第3モータ出力端子613cと、第1モータ接続配線614cと、第2モータ接続配線615cと、第3モータ接続配線616cと、第1半導体モジュール620cと、第2半導体モジュール630cと、第3半導体モジュール640cと、半導体モジュール629c,639c,649cと、電気接続配線650と、電源端子660と、を備えている。配線基板601の中心O1よりx軸の負方向側の他の構成は、添え字「a」によって示されるx軸の正方向側の各構成を中心O1を軸としてxy平面上で180°回転させたものと同等であるため、添え字「a」を添え字「c」に置き換えることによって説明を省略する。
 電子装置600,610は、図17に示すような2系統の3相インバータINV1,INV2を含む駆動回路に適用できる。図17に示す駆動回路では、巻線群Mは、1対のU,V,W相巻線U1,V1,W1と、U,V,W相巻線U2,V2,W2とを備えている。図17の左側の添え字「1」で示されるINV1等の各構成は、巻線群MのU,V,W相巻線U1,V1,W1に接続する回路群1である。図17の右側の添え字「2」で示されるINV2等の各構成は、巻線群MのU,V,W相巻線U2,V2,W2に接続する回路群2である。回路群1,2の回路構成は、図14に示す駆動回路とそれぞれ同様であるため、添え字「1」または「2」を追加することにより説明を省略する。電子装置600,610のように、電気接続配線と、モータ接続配線と、その間に配置される半導体モジュールとの組を複数備えるように構成することにより、2系統以上のインバータ回路に適用することができる。
 (第5実施形態)
 図18,19に示すように、1系統のHブリッジ回路に適用可能な電子装置700であってもよい。図18に示すように、電子装置700は、配線基板701上に、第1モータ出力端子711と、第2モータ出力端子712と、第1モータ接続配線714と、第2モータ接続配線715と、第1半導体モジュール720と、第2半導体モジュール730と、電気接続配線750と、電源端子760と、を備えている。第1半導体モジュール720は、第1モータ接続配線714と、電気接続配線750との間において第1モータ接続配線514の配線方向と略平行に配置されている。第2半導体モジュール730は、第2モータ接続配線715と、電気接続配線750との間において第2モータ接続配線715の配線方向と略平行に配置されている。すなわち、第1半導体モジュール720、第2半導体モジュール730は、それぞれ、電気接続配線750よりも周縁側、かつ、第1モータ接続配線714、第2モータ接続配線715よりも中央側に配置されている。
 なお、図示していないが、第1半導体モジュール720,第2半導体モジュール730の外部端子は、それぞれが接続される、第1モータ接続配線714、第2モータ接続配線715の配線方向と略平行となる向きにおいて対向して突出している。電気接続配線750には、第1半導体モジュール720、第2半導体モジュール730のドレイン端子が接合されている。
 図19に示す駆動回路は、図6に示す3相モータの駆動回路が2相モータの駆動回路となっている点において図6と相違しており、その他の回路構成については同様である。巻線群Mは、A相巻線Aと、B相巻線Bとを備えており、それぞれの第1端は、中性点で接続されている。インバータINVは、1対の上アームスイッチと下アームスイッチとを含むスイッチ群SA、SBを含む。スイッチ群SAの上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点には、A相巻線Aの第2端が接続されている。スイッチ群SBの上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点には、B相巻線Bの第2端が接続されている。
 スイッチ群SA、SBの上アームスイッチの高電位側端子Hは、電源リレーSRおよび逆接保護リレーSC、インダクタLを介して、直流電源であるバッテリVの正極端子に接続されている。バッテリVと並列に、バイパスコンデンサCが接続されている。バッテリVの負極端子は、グランドに接続されている。スイッチ群SA、SBの下アームスイッチの低電位側端子は、抵抗RA,RBを介して、グランドに接続されている。
 スイッチ群SAの上アームスイッチと下アームスイッチとを一体化した半導体モジュールとして、第1半導体モジュール720を用いることができる。スイッチ群SBの上アームスイッチと下アームスイッチとを一体化した半導体モジュールとして、第2半導体モジュール730を用いることができる。電子装置700は、図19に示す1系統のHブリッジ回路に適用できる。
 (第6実施形態)
 図20に示すように、2系統のHブリッジ回路に適用可能な電子装置800を提供することもできる。電子装置800は、配線基板801上に、第1モータ出力端子811a、811bと、第2モータ出力端子812a,812bと、第1モータ接続配線814a,814bと、第2モータ接続配線815a,815bと、第1半導体モジュール820a,820bと、第2半導体モジュール830a,830bと、電気接続配線850と、電源端子860と、を備えている。
 電子装置800では、配線基板801の略中央に、略L字形状の電気接続配線850を備えている。電気接続配線850は、配線基板801のx方向の略中央でy方向に延在する第1部分850aと、配線基板801のy方向の略中央でx方向に延在する第2部分850bとを備えている。第1部分850aと第2部分850bとは一体に形成されている。
 配線基板801のx軸の正方向の周縁側に第1モータ出力端子811a、第2モータ出力端子812aが配置されている。電気接続配線の第1部分850aと、第1モータ出力端子811a、第2モータ出力端子812aとの間に、x方向に略直線的に延在する第1モータ接続配線814a、第2モータ接続配線815aが配置されている。そして、第1半導体モジュール820aは、第1モータ接続配線814aと、電気接続配線の第1部分850aとの間において第1モータ接続配線814aの配線方向と略平行に配置されている。第2半導体モジュール830aは、第2モータ接続配線815aと、電気接続配線の第1部分850aとの間において第2モータ接続配線815aの配線方向と略平行に配置されている。
 配線基板801のy軸の正方向の周縁側に第1モータ出力端子811b、第2モータ出力端子812bが配置されている。電気接続配線の第2部分850bと、第1モータ出力端子811b、第2モータ出力端子812bとの間に、y方向に略直線的に延在する第1モータ接続配線814b、第2モータ接続配線815bが配置されている。そして、第1半導体モジュール820bは、第1モータ接続配線814bと、電気接続配線の第2部分850bとの間において第1モータ接続配線814bの配線方向と略平行に配置されている。第2半導体モジュール830bは、第2モータ接続配線815bと、電気接続配線の第2部分850bとの間において第2モータ接続配線815bの配線方向と略平行に配置されている。すなわち、第1半導体モジュール820a,820b、第2半導体モジュール830a,830bは、それぞれ、電気接続配線850よりも周縁側、かつ、第1モータ接続配線814a,814b、第2モータ接続配線815a,815bよりも中央側に配置されている。
 第1半導体モジュール820a,820b,第2半導体モジュール830a,830bは、第1実施形態に係る第1半導体モジュール120と同一構造の半導体モジュールである。第1半導体モジュール820a,第2半導体モジュール830aは、樹脂モールド内に2つの半導体素子を含み、この2つの半導体素子が同じ向きでx方向に略平行に並ぶように配置されている。第1半導体モジュール820b,第2半導体モジュール830bは、樹脂モールド内に2つの半導体素子を含み、この2つの半導体素子が同じ向きでy方向に略平行に並ぶように配置されている。図示していないが、第1半導体モジュール820a,820b,第2半導体モジュール830a,830bの外部端子は、それぞれが接続される、第1モータ接続配線814a,814b、第2モータ接続配線815a,815bの配線方向と略平行となる向きにおいて対向して突出している。電気接続配線850aには、第1半導体モジュール820a、第2半導体モジュール830aのドレイン端子が接合されている。電気接続配線850bには、第1半導体モジュール820b、第2半導体モジュール830bのドレイン端子が接合されている。
 電子装置800は、図21に示すような駆動回路に適用できる。図21に示す駆動回路は、2系統のHブリッジ回路であり、巻線群Mは、1対のA,B相巻線A1,B1と、A,B相巻線A2,B2とを備えている。図21の左側の添え字「1」で示されるINV1等の各構成は、巻線群MのA,B相巻線A1,B1に接続する回路群1である。図21の右側の添え字「2」で示されるINV2等の各構成は、巻線群MのA,B相巻線A2,B2に接続する回路群2である。
インバータINV1は、1対の上アームスイッチと下アームスイッチとを含むスイッチ群SA1、SB1を含む。インバータINV2は、1対の上アームスイッチと下アームスイッチとを含むスイッチ群SA2、SB2を含む。スイッチ群SA1の上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点には、A相巻線A1の第2端が接続されている。スイッチ群SB1の上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点には、B相巻線B1の第2端が接続されている。スイッチ群SA2の上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点には、A相巻線A2の第2端が接続されている。スイッチ群SB2の上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点には、B相巻線B2の第2端が接続されている。
 スイッチ群SA1、SB1、SA2、SB2の上アームスイッチの高電位側端子Hは、電源リレーSRおよび逆接保護リレーSC、インダクタLを介して、直流電源であるバッテリVの正極端子に接続されている。バッテリVと並列に、バイパスコンデンサCが接続されている。バッテリVの負極端子は、グランドに接続されている。スイッチ群SA1、SB1の下アームスイッチの低電位側端子は、抵抗RA1,RB1を介して、グランドに接続されている。スイッチ群SA2、SB2の下アームスイッチの低電位側端子は、抵抗RA2,RB2を介して、グランドに接続されている。
 スイッチ群SA1の上アームスイッチと下アームスイッチとを一体化した半導体モジュールとして、第1半導体モジュール820aを用いることができる。スイッチ群SB1の上アームスイッチと下アームスイッチとを一体化した半導体モジュールとして、第2半導体モジュール830aを用いることができる。スイッチ群SA2の上アームスイッチと下アームスイッチとを一体化した半導体モジュールとして、第1半導体モジュール820bを用いることができる。スイッチ群SB2の上アームスイッチと下アームスイッチとを一体化した半導体モジュールとして、第2半導体モジュール830bを用いることができる。電子装置800のように、2組のモータ接続配線と半導体モジュールとを、同一の電気接続配線に接続することにより、2系統のHブリッジ回路に適用できる。
 (変形例)
 第6実施形態では、2組のモータ接続配線と半導体モジュールとを、同一の電気接続配線に接続したが、これに限定されない。図22に示す電子装置900のように、3組以上のモータ接続配線と半導体モジュールとを、同一の電気接続配線に接続してもよい。
 電子装置900は、配線基板901上に、第1モータ出力端子911a、911bと、第2モータ出力端子912a912bと、第1モータ接続配線914a,914bと、第2モータ接続配線915a,915bと、第1半導体モジュール920a,920bと、第2半導体モジュール930a,930bと、電気接続配線950と、電源端子960と、を備えている。電子装置900では、配線基板901の略中央に、長辺がy方向である略長方形状の電気接続配線950を備えている。
 配線基板901のx軸の正方向の周縁側に第1モータ出力端子911a、第2モータ出力端子912aが配置されている。電気接続配線950と、第1モータ出力端子911a、第2モータ出力端子912aとの間に、x方向に略直線的に延在する第1モータ接続配線914a、第2モータ接続配線915aが配置されている。そして、第1半導体モジュール920aは、第1モータ接続配線914aと、電気接続配線950との間において第1モータ接続配線914aの配線方向と略平行に配置されている。第2半導体モジュール930aは、第2モータ接続配線915aと、電気接続配線950との間において第2モータ接続配線915aの配線方向と略平行に配置されている。
 配線基板901のy軸の正方向の周縁側に第1モータ出力端子911b、第2モータ出力端子912bが配置されている。電気接続配線950と、第1モータ出力端子911b、第2モータ出力端子912bとの間に、y方向に略直線的に延在する第1モータ接続配線914b、第2モータ接続配線915bが配置されている。そして、第1半導体モジュール920bは、第1モータ接続配線914bと、電気接続配線950との間において第1モータ接続配線914bの配線方向と略平行に配置されている。第2半導体モジュール930bは、第2モータ接続配線915bと、電気接続配線950との間において第2モータ接続配線915bの配線方向と略平行に配置されている。
 配線基板901のx軸の負方向の周縁側に第1モータ出力端子911c、第2モータ出力端子912cが配置されている。電気接続配線950と、第1モータ出力端子911c、第2モータ出力端子912cとの間に、x方向に略直線的に延在する第1モータ接続配線914c、第2モータ接続配線915cが配置されている。そして、第1半導体モジュール920cは、第1モータ接続配線914cと、電気接続配線950との間において第1モータ接続配線914cの配線方向と略平行に配置されている。第2半導体モジュール930cは、第2モータ接続配線915cと、電気接続配線950との間において第2モータ接続配線915cの配線方向と略平行に配置されている。
 第1半導体モジュール920a,920b,920c,第2半導体モジュール930a,930b,930cは、第1実施形態に係る第1半導体モジュール120と同一構造の半導体モジュールである。第1半導体モジュール920a,第2半導体モジュール930aは、樹脂モールド内に2つの半導体素子を含み、この2つの半導体素子が同じ向きでx方向に略平行に並ぶように配置されている。第1半導体モジュール920b,第2半導体モジュール930bは、樹脂モールド内に2つの半導体素子を含み、この2つの半導体素子が同じ向きでy方向に略平行に並ぶように配置されている。第1半導体モジュール920c,第2半導体モジュール930cは、樹脂モールド内に2つの半導体素子を含み、この2つの半導体素子が同じ向きでx方向に略平行に並ぶように配置されている。図示していないが、第1半導体モジュール920a,920b,920c,第2半導体モジュール930a,930b,930cの外部端子は、それぞれが接続される、第1モータ接続配線914a,914b,914c、第2モータ接続配線915a,915b,915cの配線方向と略平行となる向きにおいて対向して突出している。
 電子装置900は、図23に示すような3系統のHブリッジ回路に適用できる。巻線群Mは、A,B相巻線A1,B1と、A,B相巻線A2,B2と、A,B相巻線A3,B3とを備えている。図23の添え字「1」で示されるINV1等の各構成は、巻線群MのA,B相巻線A1,B1に接続する回路群1である。図23の添え字「2」で示されるINV2等の各構成は、巻線群MのA,B相巻線A2,B2に接続する回路群2である。図23の添え字「3」で示されるINV3等の各構成は、巻線群MのA,B相巻線A3,B3に接続する回路群3である。
 インバータINV1は、1対の上アームスイッチと下アームスイッチとを含むスイッチ群SA1、SB1を含む。インバータINV2は、1対の上アームスイッチと下アームスイッチとを含むスイッチ群SA2、SB2を含む。インバータINV3は、1対の上アームスイッチと下アームスイッチとを含むスイッチ群SA3、SB3を含む。スイッチ群SA1の上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点には、A相巻線A1の第2端が接続されている。スイッチ群SB1の上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点には、B相巻線B1の第2端が接続されている。スイッチ群SA2の上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点には、A相巻線A2の第2端が接続されている。スイッチ群SB2の上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点には、B相巻線B2の第2端が接続されている。スイッチ群SA3の上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点には、A相巻線A3の第2端が接続されている。スイッチ群SB3の上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点には、B相巻線B3の第2端が接続されている。
 スイッチ群SA1、SB1、SA2、SB2、SA3、SB3の上アームスイッチの高電位側端子Hは、電源リレーSRおよび逆接保護リレーSC、インダクタLを介して、直流電源であるバッテリVの正極端子に接続されている。バッテリVと並列に、バイパスコンデンサCが接続されている。バッテリVの負極端子は、グランドに接続されている。スイッチ群SA1、SB1の下アームスイッチの低電位側端子は、抵抗RA1,RB1を介して、グランドに接続されている。スイッチ群SA2、SB2の下アームスイッチの低電位側端子は、抵抗RA2,RB2を介して、グランドに接続されている。スイッチ群SA3、SB3の下アームスイッチの低電位側端子は、抵抗RA3,RB3を介して、グランドに接続されている。
 スイッチ群SA1の上アームスイッチと下アームスイッチとを一体化した半導体モジュールとして、第1半導体モジュール920aを用いることができる。スイッチ群SB1の上アームスイッチと下アームスイッチとを一体化した半導体モジュールとして、第2半導体モジュール930aを用いることができる。スイッチ群SA2の上アームスイッチと下アームスイッチとを一体化した半導体モジュールとして、第1半導体モジュール920bを用いることができる。スイッチ群SB2の上アームスイッチと下アームスイッチとを一体化した半導体モジュールとして、第2半導体モジュール930bを用いることができる。スイッチ群SA3の上アームスイッチと下アームスイッチとを一体化した半導体モジュールとして、第1半導体モジュール920cを用いることができる。スイッチ群SB3の上アームスイッチと下アームスイッチとを一体化した半導体モジュールとして、第2半導体モジュール930cを用いることができる。
 上記の各実施形態によれば、下記の効果を得ることができる。スイッチ群SA3の上アームスイッチと下アームスイッチとを一体化した半導体モジュールとして、第1半導体モジュール920cを用いることができる。スイッチ群SB3の上アームスイッチと下アームスイッチとを一体化した半導体モジュールとして、第2半導体モジュール930cを用いることができる。
 (第7実施形態)
 第7実施形態では、第4実施形態と同様に、電気接続配線と、モータ接続配線と、その間に配置される半導体モジュールとの組が複数設けられた電子装置1000について説明する。
 図24,25に示す電子装置1000では、配線基板1001のx方向の略中央を通りy方向に延びる中央線L10に対して略線対称となるように、電気接続配線、モータ接続配線、半導体モジュールとの組が2組設けられている。
 配線基板1001の中央線L10より軸の正方向側には、第1モータ出力端子1011aと、第2モータ出力端子1012aと、第3モータ出力端子1013aと、第1モータ接続配線1014aと、第2モータ接続配線1015aと、第3モータ接続配線1016aと、第1半導体モジュール1020aと、第2半導体モジュール1030aと、第3半導体モジュール1040aと、半導体モジュール1029a,1039a,1049aと、電気接続配線1050aと、集積回路1060aと、を備えている。集積回路1060aは、第1半導体モジュール1020aと、第2半導体モジュール1030aと、第3半導体モジュール1040aとをスイッチング制御する。
 配線基板1001の中央線L10よりx軸の負方向側には、第1モータ出力端子1011bと、第2モータ出力端子1012bと、第3モータ出力端子1013bと、第1モータ接続配線1014bと、第2モータ接続配線1015bと、第3モータ接続配線1016bと、第1半導体モジュール1020bと、第2半導体モジュール1030bと、第3半導体モジュール1040bと、半導体モジュール1029b,1039b,1049bと、電気接続配線1050bと、集積回路1060bと、を備えている。集積回路1060bは、第1半導体モジュール1020bと、第2半導体モジュール1030bと、第3半導体モジュール1040bとをスイッチング制御する。
 配線基板1001の中央線L1よりx軸の負方向側の他の構成は、添え字「a」によって示されるx軸の正方向側の各構成を中央線L10に対して反転させたものと概ね同等であるため、添え字「a」を添え字「b」に置き換えることによって説明を省略する。配線基板1001には、第1半導体モジュール1020a,1020b等の半導体モジュールと、集積回路1060a、1060b等の、電動モータの作動を制御する演算部とが同一基板上に実装されている。同一基板上に、半導体モジュールにより構成される駆動回路と、演算部の制御回路とを配置することで、製品の小型化効果に加えて、高周波信号ラインの配線の取り回しを短くできることによるノイズ抑制効果を得ることができる。なお、演算部として機能する構成は、第1半導体モジュール1020a,1020b等と同一基板上に実装されていればよく、第1半導体モジュール1020a,1020b等の実装面と同一面上に実装されていてもよいし、その裏面に実装されていてもよい。具体的には、図24,25に示すように、従演算部として機能する集積回路1060a,1060bが第1半導体モジュール1020a,1020b等の実装面と同一面上に実装され、主演算部として機能するマイコンは、その裏面に実装されていてもよい。
 図24に示すように、電子装置1000では、配線基板1001の中央線L10の両側に1対の電気接続配線1050a,1050bを配置する。配線基板1002のx軸の正方向または負方向の周縁側に1対の第1モータ出力端子1011a,1011b、第2モータ出力端子1012a,1012b、第3モータ出力端子1013a,1013bを配置する。電気接続配線1050a,1050bと、第1モータ出力端子1011a,1011b、第2モータ出力端子1012a,1012b、第3モータ出力端子1013a,1013bとの間に、x方向に略直線的に延在する第1モータ接続配線1014a,1014b、第2モータ接続配線1015a,1015b、第3モータ接続配線1016a,1016bをそれぞれ配置する。
 電子装置1000では、第1半導体モジュール1020a,1020bと、第2半導体モジュール1030a,1030bと、第3半導体モジュール1040a,1040bとしては、その下面(図24、25に示すz軸の正方向側の面)において樹脂モールドから2つの半導体素子の電極が露出する半導体モジュールが用いられている。第7実施形態では、2つの半導体素子の露出する2つの電極のうち、一方は、第1モータ接続配線1014a,1014b、第2モータ接続配線1015a,1015b、第3モータ接続配線1016a,1016bに接合され、他方は、電気接続配線1050a,1050bに接合される。
 第1半導体モジュール1020a,1020bと、第2半導体モジュール1030a,1030bと、第3半導体モジュール1040a,1040bとして利用可能な半導体モジュールの一例として、半導体モジュール1200を図26~29に示す。
 図26~29に示すように、半導体モジュール1200は、第1半導体素子1233および第2半導体素子1243と、第1半導体素子1233および第2半導体素子1243を一体に封止する樹脂モールド1220と、導電部材1201~1205と、導電部材1211,1212,1231,1241とを備えている。図26~29に示すx方向およびy方向は、半導体モジュール1200の側方であり、xy平面方向は、半導体モジュール1200の平面方向である。z方向は、平面方向に直交する上下方向である。
 図26(a)は、半導体モジュール1200を上面視した図であり、図26(b)は、半導体モジュール1200を下面視した図である。図27は、半導体モジュール1200の樹脂モールド1220内の各構成を上面視した図であり、図28,29は、半導体モジュール1200の樹脂モールド1220内の各構成の断面図である。なお、図27~29では、樹脂モールド1220の設けられる位置を破線で図示している。
 図26~29に示すように、樹脂モールド1220内には、第1半導体素子1233に対して、第2半導体素子1243は、上下方向(z方向)を中心に180°回転させた向きでx軸方向に並べて配置された状態で一体に封止されている。第1半導体素子1233と、第2半導体素子1243とは、構造、形状、大きさ等が同じ半導体素子であり、上面視すると、略長方形状である。
 第1半導体素子1233側においては、導電部材1231、接合部材1232、第1半導体素子1233、接合部材1234、導電部材1211が、上方からこの順序で配置されている。第2半導体素子1243側においては、導電部材1241、接合部材1242、第2半導体素子1243、接合部材1244、導電部材1212が、上方からこの順序で配置されている。樹脂モールド1220の4つの角部の近傍に、角ピン1206~1209が配置されていす。
 半導体モジュール1200を下面視したとき、導電部材1201~1205および導電部材1211は、その下面全体が樹脂モールド1220から露出している。
 半導体モジュール1200においては、図26(b)に示すように、ゲート端子、ソース端子、またはドレイン端子として機能する導電部材1201~1205は、樹脂モールド1220の下面側(z軸の負方向)には露出する一方で、側方となるy方向には突出していない。
 導電部材1212は、樹脂モールド1220から露出しない低段部1212aと、樹脂モールド1220から露出する高段部1212bとを備えている。高段部1212bは、第2半導体素子1243の下方およびその周辺に設置された略長方形状の部分である。低段部1212aは、高段部1212bの端部から、第1半導体素子1233が設置されている側(x軸の負方向側)に延びる細長い長方形状の部分である。
 導電部材1231は、上面視したときに略長方形状であり、延在部1231aと、パッド部1231bとを備えている。パッド部1231bは、第1半導体素子1233の上面側に位置し、接合部材1232を介して第1半導体素子1233の上面側(ソース電極側)に接合されている。延在部1231aは、パッド部1231bからy軸の負方向に延び、導電部材1212の低段部1212a上方まで延在している。延在部1231aの下端面は、接合部材1234を介して低段部1212aの上面に接合されている。導電部材1231および導電部材1212を介して、第2半導体素子1243の下面側であるドレイン電極側と、第1半導体素子1233の上面側であるソース電極側とは、電気的に接続されている。
 導電部材1241は、導電部材1231と同様に、上面視したときに略長方形状であり、延在部1241aと、パッド部1241bとを備えている。パッド部1241bは、第2半導体素子1243の上面側に位置し、接合部材1242を介して第2半導体素子1243の上面側(ソース電極側)に接合されている。延在部1241aは、パッド部1241bからy軸の正方向に延び、導電部材1205の上方まで延在している。延在部1241aの下端面は、接合部材1244を介して導電部材1205の上面に接合されている。
 導電部材1201は、第1半導体素子1233のドレインパッドとして機能する導電部材1211に連結されており、第1半導体素子1233のドレイン端子として機能する。導電部材1202は、第1半導体素子1233のゲート電極に電気的に接続されており、第1半導体素子1233のゲート端子として機能する。導電部材1203は、第2半導体素子1243のゲート電極に電気的に接続されており、第2半導体素子1243のゲート端子として機能する。角ピン1206~1209は、第1半導体素子1233および第2半導体素子1243のいずれの電極にも接続されていない無電位端子として機能する。
 導電部材1204は、第2半導体素子1243のドレインパッドとして機能する導電部材1212に連結されている。導電部材1212は、第2半導体素子1243のドレイン電極および第1半導体素子1233のソース電極と電気的に接続されているため、導電部材1204は、第1半導体素子1233のソース端子および第2半導体素子1243のドレイン端子として機能する。導電部材1205は、第2半導体素子1243のソースパッドとして機能する導電部材1241に電気的に接続されており、第2半導体素子1243のドレイン端子として機能する。
 図26~29に示すように、第1半導体素子1233を介して、ゲート端子、ドレイン端子として機能する導電部材1201,1202とy方向に対向する位置に、低段部1212aが設けられている。そして、半導体モジュール1200の下面側において、低段部1212aが樹脂モールド1220に覆われることにより、樹脂モールド1220の表面に何も露出していない領域が存在する。この領域は、共通配線領域に相当する。
 共通配線領域は、導電部材1211が露出する樹脂モールド1220の面上の対向する一方の辺から他方の辺まで略直進する帯状の領域である。共通配線領域内には、導電部材1211が存在し、かつ、導電部材1211と同電位である導電部材1201以外の導電部材が存在していない。従って、図24,25に示す第1半導体モジュール1020a,1020bと、第2半導体モジュール1030a,1030bと、第3半導体モジュール1040a,1040bとして半導体モジュール1200を適用し、中央線L10の両側において、y方向に対向する長辺に略直交するように、y方向に3つずつ半導体モジュール1200を同じ向きで並べて配置すると、その3つの半導体モジュールに亘って、それぞれ、y方向に沿って帯状に直進する共通配線領域を確保することができる。共通配線領域は、導電部材1202よりも中央線L10側において、y方向に延びる略長方形状の領域である。
 共通配線領域内では、導電部材1211と、導電部材1211と同電位である導電部材1201のみが樹脂モールド1220から露出している。このため、共通配線領域内に、中央線L10の両側に配置された3つの半導体モジュールにそれぞれ含まれる3つの導電部材1211に接続する共通配線を設置することにより、3つの導電部材1211を互いに電気的に接続することができる。なお、共通配線の配線幅(配線方向であるy方向と直交するx方向の幅)は、導電部材1201~1203の配線幅(x方向の幅)よりも広く、共通配線領域のx方向の幅は、共通配線を設置可能な幅が確保されている。導電部材1211は、共通配線用電極に相当する。
 半導体モジュール1200では、共通配線用電極(導電部材1211)に共通配線を接続する場合に、非共通配線用電極(導電部材1201~1205,1212)と電気的に接続することなく、共通配線用電極が露出する樹脂モールドの面上の対向する一方の辺から他方の辺まで共通配線を設置できるように、半導体モジュール1200を構成する各構成(複数の半導体素子、複数の導電部材等)が配置されている。このため、図24,25に示すように、中央線L10の両側に3つずつ配置された半導体モジュール1200同士を、半導体モジュール1200の実装面側において電気的に接続することができる。その結果、半導体モジュール1200の側方における配線スペースを縮小でき、配線基板1001の小型化に寄与できる。また、3つの半導体素子を接続するために半導体素子の側方に取り出す配線を省略できる。その結果、配線面積が低減されて配線抵抗が低減し、配線による発熱を抑制できる。
 なお、半導体モジュール1200は、その内部の半導体素子1233,1243に形成されているトランジスタ(より具体的には、IGBT)の駆動信号の送受信に関する端子を複数備えていてもよい。半導体モジュール1200をはんだにより実装する際に、熱応力によって、トランジスタ駆動信号の送受信に関する端子のうちの1つが断線した場合にも、断線していない他の端子が存在することにより、電気接続不良を防ぐことができる。また、トランジスタ駆動信号の送受信に関する端子は、角ピン1206~1209以外の端子であることが好ましい。角ピン1206~1209は、大電流経路や駆動信号などの半導体モジュール1200の主機能に関する端子以外の用途に使用されることが好ましい。具体的には、無電位端子、雑防素子専用の接続端子、または保護素子専用の端子としての用途に好適に使用できる。
 (変形例)
 図24、25では、第1半導体モジュール1020aと、第2半導体モジュール1030aと、第3半導体モジュール1040aがx方向に略同位置でy方向に直線状に配置され、同様に、第1半導体モジュール1020bと、第2半導体モジュール1030bと、第3半導体モジュール1040bもx方向に略同位置でy方向に直線状に配置されている場合を例示して説明したが、これに限定されない。
 図30に、電気接続配線と、モータ接続配線と、その間に配置される半導体モジュールとの組が複数設けられた他の電子装置の例として、電子装置1100を示す。図30に示す電子装置1100では、電子装置1000と同様に、配線基板1101のx方向の略中央を通りy方向に延びる中央線L11に対して略線対称となるように、電気接続配線、モータ接続配線、半導体モジュールとの組が2組設けられている。
 電子装置1100では、第1半導体モジュール1120a,1120bと、第2半導体モジュール1130a,1130bと、半導体モジュール1129b,1139bと、半導体モジュール1139aを配置する位置において、電子装置1000と相違しており、また、各半導体モジュールの位置の相違により、電気接続配線1150a,1150bと、第1モータ接続配線1114a,1114bと、第2モータ接続配線1115aの形状において、電子装置1000と相違している。その他の構成は、電子装置1000と同様であるため、1000番台の参照番号を1100番台に読み替えることにより説明を省略する。
 電子装置1100では、第2半導体モジュール1130aと第3半導体モジュール1140aとはx方向の位置が略同位置であるが、第1半導体モジュール1120aの位置は、第2半導体モジュール1130aおよび第3半導体モジュール1140aよりも、配線基板1101の周縁側(x軸の正方向側)にずれている。第1半導体モジュール1120aと、第2半導体モジュール1130aと、第3半導体モジュール1140aとを接続するために、電気接続配線1150aの形状は、第1半導体モジュール1120aの位置において配線基板1101の周縁側に突出している点において、電気接続配線1050aと相違している。
 また、第2半導体モジュール1130bと第3半導体モジュール1140bとはx方向の位置が略同位置であるが、第1半導体モジュール1120bの位置は、第2半導体モジュール1130bおよび第3半導体モジュール1140bよりも、配線基板1101の周縁側(x軸の負方向側)にずれている。第1半導体モジュール1120bと、第2半導体モジュール1130bと、第3半導体モジュール1140bとを接続するために、電気接続配線1150bの形状は、第1半導体モジュール1120bの位置において配線基板1101の周縁側に突出している点において、電気接続配線1050bと相違している。
 電子装置1100のように、電気接続配線で接続する第1~第3半導体モジュールが直線状に配置されていなくても、電気接続配線の形状を第1~第3半導体モジュールの位置に合わせて変形させることにより、第1~第3半導体モジュールを電気的に接続することができる。
 なお、電子装置1000,1100は、第1~第3半導体モジュールを介して、配線基板と対向する側に、金属製の筐体をさらに備えていてもよい。例えば、図31に示すように、半導体モジュール1200と、配線基板1250と、筐体1270とを含む電子装置として構成されていてもよい。半導体モジュール1200は、配線基板1250に実装された状態で、図31に示す上方(z軸の負方向側)が開口した筐体1270に、図26に示す上面側(z軸の正方向側)が下方となるように設置されている。筐体1270の上面は、配線基板1250により蓋をされた状態となっている。
 配線基板1250は、基材部1251と、配線部1253と、配線部1253の周囲に設けられたレジスト部1252とを含む。基材部1251のz軸の正方向側の面上に、配線部1253およびレジスト部1252が設けられており、配線パターンが形成されている。導電性の配線部1253の上面に接して接合部材1262が設けられており、接合部材1262を介して、半導体モジュール1200は配線基板1250に接合されている。より具体的には、導電部材1211,1212は、接合部材1262を介して、配線部1253に接合され、固定されている。接合部材1262は、例えば、はんだ材料によって構成されている。レジスト部1252は、例えば、エポキシ樹脂等のレジスト用樹脂材料によって構成されている。筐体1270は、アルミニウム等の金属を材料として形成されている。
 図31に示すように、半導体モジュール1200における配線基板1250と対向する側の面である反実装面は、z軸の正方向の面であり、高放熱樹脂材料によって構成される樹脂モールド1220により覆われ、導電部材が露出していない。樹脂モールド1220における配線基板1250と対向する側の面は、筐体1270と接している。筐体1270の深さ(内壁面のz方向の高さ)は、半導体モジュール1200および接合部材1261,1262の厚み(z方向の長さ)の合計と略一致している。
 樹脂モールド1220は、高放熱樹脂材料によって構成されているため、樹脂モールド1220を介して、半導体モジュール1200および配線基板1250における発熱を放熱することができる。さらには、樹脂モールド1220が筐体1270と接しているため、樹脂モールド1220を介して、半導体モジュール1200および配線基板1250における発熱を、筐体1270に効率よく放熱することができる。
 図32に、半導体モジュール1200を配線基板1250に実装した状態についての他の一例として、電子装置183を示す。半導体モジュール1200は、図31と同様に、配線基板1250に実装された状態で、図32に示す上方(z軸の負方向側)が開口した筐体1271に、図26に示す上面側(z軸の正方向側)が下方となるように設置されている。筐体1271の上面は、配線基板1250により蓋をされた状態となっている。
 図32では、筐体1271内において、半導体モジュール1200は、放熱部材1280によって、側方(x方向およびy方向)および下方(z軸の正方向)が覆われた状態で、筐体1271に収容されている。筐体1271は、深さが相違する以外は、筐体1270と同様に構成されている。筐体1271の深さは、半導体モジュール1200および接合部材1261,1262の厚みに、さらに、放熱部材1280の厚みdgを加えた合計値と略一致している。設計公差により、半導体モジュール1200および接合部材1261,1262の厚みと、筐体1271との深さとの差にばらつきが発生しても、筐体1271と半導体モジュール1200との間を満たす放熱部材1280の厚みdgを調整することによって、筐体1271への放熱経路を確保することができる。
 放熱部材1280は、樹脂材料やシリコン材料等のゲル状の材料や、接着剤に、放熱性を向上させるためのフィラー等を混合した高放熱材料によって構成されている。高放熱材料に用いるフィラーとしては、例えば、アルミナ等の熱伝導率が高い複合酸化物材料が選定される。フィラーの種類や充填率を調整することにより、放熱部材1280の熱伝導率を調整できる。
 放熱部材1280は、樹脂モールド1220と同等またはそれ以上に高い熱伝導率に調整されることが好ましい。例えば、樹脂モールド1220の熱伝導率をkm、放熱部材1280の熱伝導率をkgとすると、km≧2W/(m・K)であることが好ましく、km≧3W/(m・K)であることが特に好ましい。また、kg≧kmであればよく、kg>kmであることが好ましい。従来、反実装面に電極が露出する半導体モジュールでは、露出した電極から放熱させるという思想から、樹脂モールドの熱伝導率を高める必要はなく、1W/(m・K)未満程度と低かった。これに対し、本実施形態のように熱伝導率が高い樹脂モールド1220を用いることにより、半導体モジュール1200の電極を樹脂モールド1220で覆っても、半導体モジュール1200等における発熱を、筐体1270,1271に効率よく放熱させることが可能となった。さらには、熱伝導率kmおよびkgを、配線基板1250側の構成との熱伝導率(例えば、レジスト部1252の熱伝導率)よりも高くすることにより、筐体1270,1271側に、より効率よく放熱することができる。なお、アルミニウム製の筐体1270,1271の熱伝導率は、100~300W/(m・K)程度であり、km,kgに対して著しく高い。
 また、半導体モジュール1200は、反実装面が樹脂モールド1220に覆われ、電極として機能する導電部材が露出していないため、反実装面に電極が露出する半導体モジュールと比較して、放熱部材1280の厚みdgを小さくすることができる。樹脂モールド1220は、放熱部材1280よりも絶縁性が高く、絶縁を確保するために要する厚みが小さい。このため、半導体モジュール1200の反実装面側の電極(本実施形態では、導電部材1231,1241)の下面と、筐体1271の上面との距離は、反実装面に電極が露出する半導体モジュールと比較して、短くすることができる。その結果、半導体モジュール1200によれば、従来よりも、実装部を小型化することができる。
 なお、図31,32では、第7実施形態に係る半導体モジュール1200を用いて、その実装状態について説明したが、上記の各実施形態において説明した半導体モジュールのうち、反実装面が樹脂モールドによって覆われた半導体モジュールについては、図31,32に示す半導体モジュール1200に置き換えることができる。
 なお、半導体モジュールが備える複数の半導体素子は、図3,4に示すように、互いに、大きさや形状が同じ半導体素子であってもよいし、図26~29に示すように、相違する半導体素子であってもよい。
 複数の半導体素子は、隣接する半導体素子と同じ向きで隣接する半導体素子と略平行に配置されていてもよい。または、複数の半導体素子は、隣接する半導体素子と逆の向きで隣接する半導体素子と略点対称に配置されていてもよい。また、半導体モジュールは、複数の半導体素子のうち、第1の半導体素子の第1電極(例えばソース電極)と、第1の半導体素子に隣接して配置される第2の半導体素子の第2電極(例えばドレイン電極)とを接合する接合導電部材を含んでいてもよい。
 さらには、複数の半導体素子が、接合導電部材を介して積層されていてもよい。例えば、図8においても簡単に説明したように、インバータ回路の各相の上アームと下アームとして機能する2つの半導体素子は、配線基板の厚み方向に重ねて積載された状態で、半導体モジュールに収容されていてもよい。例えば、第1~第3半導体モジュールは、インバータ回路の上アームと下アームとして機能する2つの半導体素子を含む場合に、図33~36に示す半導体モジュール1300として構成されていてもよい。半導体モジュール1300は、上方半導体素子1360および下方半導体素子1370と、上方半導体素子1360および下方半導体素子13700を一体に封止する樹脂モールド1330と、外部端子1301~1304,1311~1314とを備えている。図33~36に示すx軸方向およびy軸方向は、半導体モジュール1300の側方であり、xy平面方向は、半導体モジュール1300の平面方向である。z軸方向は、平面方向に直交する上下方向である。
 半導体モジュール1300は、図33に示すように、上面視したときの形状が略長方形状の樹脂モールド1330から、y軸方向に8つの外部端子1301~1304,1311~1314が突出した外観を有している。外部端子1301~1304は、樹脂モールド1330の側方であるy軸の正方向(第1方向)において、x軸の正方向から負方向に向かってこの順序に配置され、y軸方向を長手方向として延在している。外部端子1311~1314は、樹脂モールド1330を挟んで第1方向と対向する第2方向となる、y軸の負方向において、x軸の正方向から負方向に向かってこの順序に配置され、y軸方向を長手方向として延在している。
 図33~36に示すように、樹脂モールド1330内には、上方半導体素子1360と、下方半導体素子1370とがz軸方向に積層された状態で一体に封止されている。上方半導体素子1360と、下方半導体素子1370とは、構造、形状、大きさ等が同じ半導体素子であり、上面視すると、略長方形状である。上方半導体素子1360と下方半導体素子1370とを同じ向きで互いに平面方向にずらすことなく上下に重ねると、角1361と角1371、角1362と角1372、角1363と角1373、角1364と角1374とは、平面方向に略同位置となる。
 上方半導体素子1360および下方半導体素子1370は、図5に示すような素子構造を有する縦型の絶縁ゲート半導体素子である。より具体的には、パワーMOSFETである。
 上方半導体素子1360と、下方半導体素子1370とは、それぞれ、ソース電極71を上方(z軸の正方向)とし、ドレイン電極を下方(z軸の負方向)とする向きで、上方半導体素子1360を上方とし、下方半導体素子1370を下方として積載されている。図33~36に示すように、上方半導体素子1360は、上面視した場合の長手方向がy軸方向となるように配置され、下方半導体素子1370は、上面視した場合の長手方向がx軸方向となるように配置されている。すなわち、上面視した場合に、上方半導体素子1360は、下方半導体素子1370に対して、上下方向を軸として反時計回りに略90°回転させた向きで配置されている。
 図33~36に示すように、半導体モジュール1300は、上方からこの順序で積層された、第1導電部材1321、第2導電部材1323、上方半導体素子1360、第3導電部材1324、第4導電部材1325、下方半導体素子1370、電極パッド1322を備えている。半導体モジュール1300は、さらに、電極パッド1322と上下方向において同じ位置に、導電性の接合板1305,1306,1315,1316を備えている。接合板1305は、外部端子1301と一体に形成されている。接合板1306は、外部端子1302~1304と一体に形成されている。接合板1315は、外部端子1311と一体に形成されている。接合板1316は、外部端子1312~1314と一体に形成されている。なお、外部端子1301~1304、1311~1314と、接合板1305,1306,1315,1316と、電極パッド1322とは、リードフレームに作り込まれている。半導体モジュール1300は、さらに、導電性のゲート接続部材1307,1317を備えている。
 第2導電部材1323は、上方半導体素子1360の上面側に形成されたソース電極に相当する。第2導電部材1323は、上面視したときに、長方形の4角のうちの1つを切り欠いた形状を有し、この切り欠いた部分に、上方半導体素子1360のゲートパッドが設けられている。第2導電部材1323の上面は、はんだを介して、第1導電部材1321の下面に接合されている。上方半導体素子1360のゲートパッドと、下方半導体素子1370のゲートパッドとは、それぞれを個別に上面視したときに略同位置となるような位置に設けられている。より具体的には、上方半導体素子1360のゲートパッドは角1364の近傍に設けられており、下方半導体素子1370のゲートパッドは角1374の近傍に設けられている。
 第1導電部材1321は、上面視した形状が略L字状であり、y軸の正方向において、接合板1306の上方となる位置まで延在している。第1導電部材1321は、接合板1306の上方となる位置において、接合板1306に達する位置まで下方に延びる接続部1321aを有している。接続部1321aの下面は、接合板1306の上面にはんだを介して接合されている。これによって、上方半導体素子1360のソース電極は、外部端子1302~1304に電気的に接続される。
 上方半導体素子1360の下面側は、ドレイン電極側であり、はんだを介して、第3導電部材1324の上面に接合されている。第4導電部材1325は、下方半導体素子20の上面側に形成されたソース電極に相当する。第4導電部材1325は、はんだを介して第3導電部材1324に接合されている。
 第3導電部材1324は、上面視した形状が略L字状であり、y軸の負方向において、接合板1316の上方となる位置まで延在している。第3導電部材1324は、接合板1316の上方となる位置において、接合板1316に達する位置まで下方に延びる接続部1324aを有している。接続部1324aの下面は、接合板1316の上面にはんだを介して接合されている。これによって、上方半導体素子1360のドレイン電極および下方半導体素子1370のソース電極は、外部端子1312~1314に電気的に接続される。第1導電部材1321および第3導電部材1324は、いわゆるクリップであるが、クリップの他、ワイヤボンディングやワイヤリボン等を用いてもよい。
 第2導電部材1323と、第4導電部材1325とは、それぞれ上方半導体素子1360,下方半導体素子1370のソース電極であり、形状および大きさが同一である。上方半導体素子1360と下方半導体素子1370との位置関係と同様に、第2導電部材1323は、第4導電部材1325に対して、上下方向を軸として反時計回りに略90°回転させた向きで配置されている。このように配置することにより、上方半導体素子1360のゲートパッドの位置は、x軸の正方向かつy軸の正方向の角となる位置であるのに対し、下方半導体素子1370のゲートパッドの位置は、x軸の正方向かつy軸の負方向の角となる位置となる。
 下方半導体素子1370の下面側は、ドレイン電極であり、はんだを介して電極パッド1322に接合されている。図33(b)に示すように、電極パッド1322は、樹脂モールド1330の下面に露出しており、下方半導体素子20のドレイン電極と電気的に接続されている。下方半導体素子20のドレイン電極は、外部端子1301~1304、1311~1314のいずれとも電気的に接続していない。
 第1導電部材1321、第2導電部材1323、第3導電部材1324、第4導電部材1325は、電極パッド1322よりも厚い。各導電部材が厚く、その分重みがあることにより、導電部材のいずれかと接して積載される上方半導体素子1360および下方半導体素子1370の位置ずれを抑制することができる。すなわち、各導電部材が電極パッド1322より厚いことにより、半導体モジュール1300の樹脂モールド1330の内部の各構成の位置ずれを抑制することができる。
 ゲート接続部材1307は、接合板1305の上面において上下方向に延びる柱状部と、柱状部からx軸およびy軸の負方向となる斜め方向に上方半導体素子1360の上面のゲートパッドまで延在する梁状部とを備える。柱状部の下面は、はんだを介して接合板1305の上面に接合されている。梁状部は、上方半導体素子1360において、ゲートパッドを介してゲート電極に電気的に接続されている。これによって、上方半導体素子1360のゲート電極は、外部端子1301に電気的に接続される。
 ゲート接続部材1317は、接合板1315の上面において上下方向に延びる柱状部と、柱状部からy軸の正方向に下方半導体素子20の上面のゲートパッドまで延在する梁状部とを備える。柱状部の下面は、はんだを介して接合板1315の上面に接合されている。梁状部は、下方半導体素子20において、ゲートパッドを介してゲート電極に電気的に接続されている。これによって、下方半導体素子20のゲート電極は、外部端子1311に電気的に接続される。ゲート接続部材1307,1317は、いわゆるゲートクリップであるが、クリップの他、ワイヤボンディングやワイヤリボン等を用いてもよい。
 外部端子1301は、上方半導体素子1360のゲート電極に電気的に接続する第1ゲート端子である。外部端子1311は、下方半導体素子1370のゲート電極75に電気的に接続する第2ゲート端子である。外部端子1302~1304は、上方半導体素子1360のソース電極に電気的に接続する第1ソース端子である。外部端子1312~1314は、下方半導体素子1370のソース電極に電気的に接続する第2ソース端子であるとともに、上方半導体素子1360のドレイン電極に電気的に接続する第1ドレイン端子である。
 上記の各実施形態によれば、下記の効果を得ることができる。
 電子装置100,200,300,400,500,600,610,700,800,900は、電動モータに適用され、配線基板(例えば配線基板101)と、配線基板の略中央に配置され、電源に接続する電気接続配線(例えば電気接続配線150)と、配線基板の電気接続配線よりも周縁側に配置され、電動モータに接続する複数のモータ接続配線(例えば第1モータ接続配線114と、第2モータ接続配線115と、第3モータ接続配線116)と、複数のモータ接続配線のそれぞれに対応して設置される複数の半導体モジュール(例えば、第1半導体モジュール120、第2半導体モジュール130、第3半導体モジュール140)と、を備える。
 複数の半導体モジュールは、複数の半導体素子(例えば半導体素子123b,124b)と、複数の半導体素子を一体に封止する樹脂モールド(例えば樹脂モールド125)と、を備える。このため、配線基板上に配置する半導体素子において、互いを接続する配線を簡略化することができる。
 また、複数の半導体モジュールは、電気接続配線上、もしくはこれより周縁側であって、モータ接続配線より中央側である位置に、配置される。そして、電気接続配線には、複数の半導体モジュールの少なくとも一部の電極が実装されている。電気接続配線に、複数の半導体モジュールの少なくとも一部の電極が実装されることにより、半導体モジュールの少なくとも一部と電気接続配線とを重ねて配置でき、半導体モジュールの周囲における配線の設置面積を減少させることができる。このため、複数のモータ接続配線から電気接続配線までの配線や、半導体モジュールの周囲に設置する配線の設置面積を減少させることができる。
 上記の電子装置では、配線基板には、半導体モジュールと、電動モータの作動を制御する演算部とが同一基板上に実装されていてもよい。同一基板上に、半導体モジュールにより構成される駆動回路と、演算部の制御回路とを配置することで、製品の小型化効果に加えて、高周波信号ラインの配線の取り回しを短くできることによるノイズ抑制効果を得ることができる。
 上記の電子装置では、配線基板は、基板内層に配線層を備える積層基板であってもよい。例えば、基板面上に正極側の電源経路を構成する配線を配置し、基板内層に負極側の電源経路を構成する配線を配置する等により、配線基板の同一層に正極側と負極側の電源経路の双方を配置する必要がなくなるため、基板を小型化できる。
 上記の電子装置では、下記のような各構成を備えていてもよい。例えば、電子装置100等のように、複数の半導体モジュールは、複数の半導体素子に電気的に接続する外部端子(例えば、外部端子121,122)が樹脂モールドから突出する向きが、複数のモータ接続配線の配線方向に対して略平行となるように配置されていることが好ましい。
 また、例えば、電子装置100,200等のように、複数の半導体モジュールは、複数のモータ接続配線の配線方向に対して略平行または略垂直に配置された複数の半導体素子を含んでいることが好ましい。または、電子装置300のように、複数の半導体モジュールは、配線基板の厚み方向に重ねて積載された複数の半導体素子を含むことが好ましい。
 また、電子装置200,300のように、電気接続配線は、略直線状に延在しており、電気接続配線上に複数の半導体モジュールのうちの少なくとも1つが配置されていることが好ましい。
 電子装置100,200,300,400,500,600,610,700,800,900は、インバータ回路またはHブリッジ回路に適用可能に構成することができる。例えば、電子装置100,200,300,500,600,610,700,800,900のように、複数の半導体モジュールは、インバータ回路の各相の上アームおよび下アームを含む半導体モジュールとしてインバータ回路に適用されるものであってもよい。また、例えば、電子装置400のように、複数の半導体モジュールは、インバータ回路の各相の上アーム全体または下アーム全体を含む半導体モジュールとしてインバータ回路に適用されるものであってもよい。
 インバータ回路の各相の上アームおよび下アームを含む半導体モジュールとしてインバータ回路に適用される複数の半導体モジュールは、例えば、半導体モジュール1300のように、配線基板の厚み方向に重ねて積載された上アームとしての半導体素子と下アームとしての半導体素子を含む半導体モジュールであってもよい。
 また、電子装置600,610,1000,1100に示すように、配線基板には、半導体モジュールが各相の上アームおよび下アームとして適用された3相のインバータ回路が複数備えられている電子装置であってもよい。
 また、配線基板1250に示すように、配線基板は、半導体モジュールが設置される配線部1253と、配線部1253の周囲に設けられたレジスト部1252とを含んでいてもよい。この場合、配線基板1250に実装される樹脂モールド1220は、レジスト部1252よりも熱伝導率が高いことが好ましい。樹脂モールド1220を介して、配線基板1250や半導体モジュール1200の放熱を促進することができる。
 また、半導体モジュール1200に示すように、半導体モジュール1200の配線基板1250と対向する面は、樹脂モールド1220によって覆われていてもよい。半導体モジュール1200のように、配線基板1250と、配線基板1250と対向する側に設置された筐体1270,1271の間に配置する場合に、好適に用いることができる。具体的には、樹脂モールドと筐体とを接するように配置する等により、半導体モジュールまたは配線基板における発熱は、樹脂モールドを介して筐体側に放熱されるように構成することができる。さらには、樹脂モールドは、筐体との間に配置された放熱部材を介して、筐体と接するように構成されていてもよい。この場合、放熱部材の熱伝導率は、樹脂モールドの熱伝導率以上であることが好ましい。
 上記の各電子装置は、電動パワーステアリングシステム80に搭載する用途に好適に用いることができ、その駆動回路等における小型化、放熱促進などに寄与することができる。
 また、半導体モジュールは、平面視したときに略長方形状である樹脂モールドの4つの角部の少なくとも一部に、無電位端子である角ピン1206~1209を備えていてもよい。さらに、半導体モジュールは、半導体素子の駆動信号の送受信に使用される端子として、角ピン以外の端子を複数備えることが好ましい。複数の端子のうちの1つが断線した場合にも、断線していない他の端子が存在することにより、駆動信号を送受信できなくなることを防ぐことができる。なお、角ピンは、半導体モジュールの主機能に関する端子以外の用途に使用されることが好ましい。
 なお、上記の各実施形態では、半導体素子の素子構造として、ゲート電圧の印加によりnチャネルが形成されるトレンチゲート型のMOSFETを例示して説明したが、これに限定されない。例えば、プレーナゲート型であってもよいし、図5におけるp型とn型とを置換えたpチャネル型であってもよいし、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)や、逆導通IGBT(RC-IGBT)であってもよい。なお、半導体素子がIGBTである場合には、エミッタ電極が第1電極に相当し、コレクタ電極が第2電極に相当する。エミッタ電極に電気的に接続する外部端子が第1端子に相当し、コレクタ電極に電気的に接続する外部端子が第2端子に相当する。
 また、図6等の駆動回路において、各スイッチとしては、MOSFETに替えて、IGBT等の電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いてもよい。各スイッチとして、還流ダイオードを備えていないIGBTを用いる場合には、各スイッチに対してそれぞれ還流ダイオードを設置することが好ましい。具体的には、例えば、各スイッチに対して逆並列に還流ダイオードを接続してもよいし、各スイッチとして、IGBT等と同じ半導体基板に還流ダイオードを作り込んだ逆導通IGBT(RC-IGBT)を用いてもよい。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (20)

  1.  電動モータに適用される電子装置(100,200,300,400,500,600,610,700,800,900,1000,1100)であって、
     配線基板(101,201,301,401,501,601,701,801,901,1001,1101)と、
     前記配線基板の略中央に配置され、電源に接続する電気接続配線(150,250,350,450,550,650a,650b,650c,750,850a,850b,950,1050a,1050b,1150a,1150b)と、
     前記配線基板の前記電気接続配線よりも周縁側に配置され、前記電動モータに接続する複数のモータ接続配線(114~116,214~216,314~316,414~416,514~516,614a~616c,714,715,814a~815b,914a~915c,1014a~1016c,1114a~1116c)と、
     複数の半導体素子(123b,124b,323b,324b,1233,1243,1360,1370)と、前記複数の半導体素子を一体に封止する樹脂モールド(125,325,1220,1330)と、を備える複数の半導体モジュール(120,220,320,420,520,620a~620c,720,820a,820b,920a~920c,1020a~1020c,1120a~1120c,130,230,330,430,530,630a~630c,730,830a,830b,930a~930c,1030a~1030c,1130a~1130c,140,240,340,540,640a~640c,1040a~1040c,1140a~1140c)と、を備え、
     前記複数の半導体モジュールは、前記電気接続配線上もしくは前記電気接続配線より周縁側であって、前記モータ接続配線より中央側である位置に配置され、
     前記電気接続配線上に、前記複数の半導体モジュールの少なくとも一部の電極が実装されている電子装置。
  2.  前記配線基板には、前記半導体モジュールと、前記電動モータの作動を制御する演算部(1060a,1060b)とが同一基板上に実装されている請求項1に記載の電子装置。
  3.  前記配線基板は、基板内層に配線層(363,365)を備える積層基板である請求項1または2に記載の電子装置。
  4.  前記複数の半導体モジュールは、前記複数の半導体素子に電気的に接続する外部端子が前記樹脂モールドから突出する向きが、前記複数のモータ接続配線の配線方向に対して略平行となるように配置される請求項1~3のいずれかに記載の電子装置。
  5.  前記複数の半導体モジュールは、前記複数のモータ接続配線の配線方向に対して略平行または略垂直に配置された前記複数の半導体素子を含む請求項1~3のいずれかに記載の電子装置。
  6.  前記複数の半導体モジュールは、配線基板の厚み方向に重ねて積載された前記複数の半導体素子を含む請求項1~5のいずれかに記載の電子装置。
  7.  前記電気接続配線は、略直線状に延在しており、前記電気接続配線上に前記複数の半導体モジュールのうちの少なくとも1つが配置されている請求項1~6のいずれかに記載の電子装置。
  8.  インバータ回路またはHブリッジ回路に適用される請求項1~7のいずれかに記載の電子装置。
  9.  前記半導体モジュールは、平面視したときに略長方形状である前記樹脂モールドの4つの角部の少なくとも一部に、無電位端子である角ピン(1206~1209)を備える請求項1~8のいずれかに記載の電子装置。
  10.  前記半導体モジュールは、前記半導体素子の駆動信号の送受信に使用される端子として、前記角ピン以外の端子を複数備える請求項9に記載の電子装置。
  11.  前記角ピンは、半導体モジュールの主機能に関する端子以外の用途に使用される請求項9または10に記載の電子装置。
  12.  前記複数の半導体モジュールは、インバータ回路の各相の上アームおよび下アームを含む半導体モジュールとして前記インバータ回路に適用される請求項1または8に記載の電子装置。
  13.  前記複数の半導体モジュールは、インバータ回路の各相の上アーム全体または下アーム全体を含む半導体モジュールとして前記インバータ回路に適用される請求項1または8に記載の電子装置。
  14.  前記インバータ回路の各相の上アームおよび下アームを含む半導体モジュールとして前記インバータ回路に適用される前記複数の半導体モジュールは、配線基板の厚み方向に重ねて積載された前記上アームとしての半導体素子と前記下アームとしての半導体素子を含む請求項12に記載の電子装置。
  15.  前記配線基板には、前記半導体モジュールが各相の上アームおよび下アームとして適用された3相のインバータ回路が複数備えられている請求項14に記載の電子装置。
  16.  前記配線基板(1250)は、前記半導体モジュールが設置される配線部(1253)と、前記配線部の周囲に設けられたレジスト部(1252)とを含み、
     前記樹脂モールドは、前記レジスト部よりも熱伝導率が高い請求項1~15のいずれかに記載の電子装置。
  17.  前記半導体モジュールの前記配線基板と対向する面は、前記樹脂モールドによって覆われている請求項1~16のいずれかに記載の電子装置。
  18.  前記半導体モジュールを挟んで前記配線基板と対向する側に筐体(1270,1271)をさらに備え、
     前記半導体モジュールまたは前記配線基板における発熱は、前記樹脂モールドを介して前記筐体側に放熱される請求項16または17に記載の電子装置。
  19.  前記樹脂モールドは、前記筐体との間に配置された放熱部材(1280)を介して、前記筐体と接しており、
     前記放熱部材の熱伝導率は、前記樹脂モールドの熱伝導率以上である請求項18に記載の電子装置。
  20.  電動パワーステアリングシステム(80)に搭載された請求項1~19のいずれかに記載の電子装置。
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