專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置具備多個(gè)半導(dǎo)體元件被分別排列設(shè)置成一列的半導(dǎo)體模塊；和安裝有多個(gè)電容器的電容器模塊。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)I公開了一種向電機(jī)供給電流可變的AC電力的逆變器裝置(半導(dǎo)體裝置)。該逆變器裝置具備半導(dǎo)體模塊、和輸出被半導(dǎo)體模塊進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換后的電力的輸出端子。更具體而言，如圖8所示，在專利文獻(xiàn)I公開的AC控制器90(半導(dǎo)體裝置)中，在底座95的中央設(shè)置有將直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力的逆變器91。該逆變器91設(shè)置有用于輸入直流電力的輸入端子91a，并且還設(shè)置有用于輸入三相的交流電力的輸出端子91b。在逆變器91的輸入端子91a側(cè)的側(cè)方設(shè)置有多個(gè)用于使輸入電力穩(wěn)定的電容器92。 專利文獻(xiàn)I :日本特表2008-035591號(hào)公報(bào)。在逆變器91的側(cè)方排列設(shè)置的多個(gè)電容器92中，若存在距離逆變器91較近的電容器，則就會(huì)存在距離逆變器91較遠(yuǎn)的電容器，進(jìn)而多個(gè)電容器92之間會(huì)產(chǎn)生到逆變器91的距離之差。如此，則從電容器92到逆變器91的各開關(guān)元件的電流路徑的長(zhǎng)度會(huì)產(chǎn)生差異。電流路徑越長(zhǎng)則電感越大，開關(guān)時(shí)的損失也就越大。其結(jié)果，在進(jìn)行開關(guān)時(shí)，特定的開關(guān)元件、即在電流路徑長(zhǎng)的開關(guān)元件中產(chǎn)生過(guò)大的浪涌電壓，存在開關(guān)元件受損的危險(xiǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是鑒于上述現(xiàn)有的問題而提出的，其目的在于提供一種能夠防止在特定的開關(guān)元件中產(chǎn)生過(guò)大的浪涌電壓的半導(dǎo)體裝置。為了解決上述問題點(diǎn)，技術(shù)方案I中記載的實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體裝置，其具有半導(dǎo)體模塊，是構(gòu)成三相逆變器電路的各相的上臂半導(dǎo)體元件以及下臂半導(dǎo)體元件分別被排列在主電路基板上，且上述上臂半導(dǎo)體元件以及下臂半導(dǎo)體元件分別由被排列成一列的半導(dǎo)體元件構(gòu)成的半導(dǎo)體模塊；以及電容器模塊，在電容器基板上安裝有與上述三相逆變器電路并聯(lián)連接的多個(gè)電容器。其中，上述電容器基板被配置在上述主電路基板的上方且與上述主電路基板對(duì)置的位置，在構(gòu)成上述主電路基板的各相的上述上臂半導(dǎo)體元件、以及上述下臂半導(dǎo)體元件的兩側(cè)，設(shè)置有將上述電容器基板與上述主電路基板電連接的連接電極部，當(dāng)從上方觀察時(shí)，上述電容器基板上的上述多個(gè)電容器被配置于與上述主電路基板的各相的上臂用的半導(dǎo)體元件以及下臂用的半導(dǎo)體元件在上方重合的位置。例如，在U相、V相、W相的上臂以及下臂被排列設(shè)置成6列的半導(dǎo)體模塊中，若在多個(gè)半導(dǎo)體元件分別被并聯(lián)連接而構(gòu)成的上臂半導(dǎo)體元件以及下臂半導(dǎo)體元件的列方向的一端側(cè)集中地配置電容器，則從這些電容器到上下各臂半導(dǎo)體元件的列方向的另一端側(cè)的半導(dǎo)體元件為止的電流路徑變長(zhǎng)，對(duì)該半導(dǎo)體元件而言，布線電感會(huì)變大。另外，若將三相的上臂半導(dǎo)體元件以及下臂半導(dǎo)體元件排列設(shè)置成6列，并且在與上臂半導(dǎo)體元件以及下臂半導(dǎo)體元件的列方向垂直的方向的兩側(cè)分散地配置電容器。則在該情況下，在三相中最中間的相的上下臂半導(dǎo)體元件中，與兩側(cè)的相的上下臂半導(dǎo)體元件相比，從電容器起始的電流路徑變長(zhǎng)，布線電感變大。這一點(diǎn)，根據(jù)本實(shí)用新型，在分別與U相、V相、W相的上臂半導(dǎo)體元件以及下臂半導(dǎo)體元件重合的位置上配置電容器，并且，與各臂相鄰地構(gòu)成了從電容器基板到主電路基板的電流路徑。因此，多個(gè)半導(dǎo)體元件被排列成一列，并相互并聯(lián)連接而成的各臂中，從電容器到各半導(dǎo)體元件的電流路徑被均等化。由此，能夠縮小在各相中構(gòu)成各臂的被排列成一列的多個(gè)半導(dǎo)體元件間的布線電感之差，并且，能夠抑制在特定的半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生過(guò)大的浪涌電壓的情況。根據(jù)本實(shí)用新型，防止了在特定的開關(guān)元件中產(chǎn)生過(guò)大的浪涌電壓的情況。

圖I是示出本實(shí)用新型的一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的分解立體圖。圖2是示出該實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的側(cè)面圖。圖3是半導(dǎo)體裝置的電路構(gòu)成圖。圖4是示出電容器與半導(dǎo)體元件的上下關(guān)系的俯視圖。圖5是示出半導(dǎo)體裝置的變形例中的半導(dǎo)體模塊的俯視圖。圖6是示出半導(dǎo)體裝置的變形例中的電容器模塊的俯視圖。圖7是示出半導(dǎo)體裝置的變形例中的電容器模塊的俯視圖。圖8是示出現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明如下G1、G4、G5 :作為上臂半導(dǎo)體元件群的第I、第4、第5半導(dǎo)體元件群；G2、G3、G6 :作為下臂半導(dǎo)體元件群的第2、第3、第6半導(dǎo)體元件群；10:半導(dǎo)體裝置； 12:半導(dǎo)體模塊；22:主電路基板； 23 :半導(dǎo)體元件；30:電容器，31:電容器基板；32:電容器。
具體實(shí)施方式
以下，參照?qǐng)DI 圖4，對(duì)將本實(shí)用新型具體化為安裝于車輛的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。半導(dǎo)體裝置10是驅(qū)動(dòng)車載行駛電機(jī)的三相逆變器。以下，對(duì)半導(dǎo)體裝置10的三相逆變電路進(jìn)行說(shuō)明。如圖3所示，在三相逆變電路的主電路基板22上安裝有半導(dǎo)體元件23，各半導(dǎo)體元件23將開關(guān)元件Q和與該開關(guān)元件Q反并聯(lián)連接的二極管D單片化。為了簡(jiǎn)化三相逆變電路的說(shuō)明，圖3等價(jià)表示圖I的三相逆變電路。三相逆變電路具有6個(gè)開關(guān)元件Ql Q6。各開關(guān)元件Ql Q6中使用了MOSFET (metal oxide semiconductor :場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。在三相逆變電路中，第I以及第2開關(guān)元件Q1、Q2、第3以及第4開關(guān)元件Q3、Q4、第5以及第6的開關(guān)元件Q5、Q6分別以串聯(lián)的方式連接。在各開關(guān)元件Ql Q6的漏極與源極間，以逆并聯(lián)的方式連接二極管Dl D6。第I開關(guān)元件Ql和與第I開關(guān)元件Ql連接的二極管Dl的組合、第4開關(guān)元件Q4和與第4開關(guān)元件Q4連接的二極管D4的組合、以及第5開關(guān)元件Q5和與第5開關(guān)元件Q5連接的二極管D5的組合分別被稱為上臂。第2開關(guān)元件Q2和與第2開關(guān)元件Q2連接的二極管D2的組合、第3開關(guān)元件Q3和與第3開關(guān)元件Q3連接的二極管D3的組合、以及第6的開關(guān)元件Q6和與第6的開關(guān)元件Q6連接的二極管D6的組合分別被稱為下臂。如圖I所示，在主電路基板22上設(shè)置有第I半導(dǎo)體元件群G1，該第I半導(dǎo)體元件群Gl包括被排列設(shè)置在主電路基板22的寬度方向上、且以并聯(lián)的方式連接的6個(gè)半導(dǎo)體元件23。在圖3中，將該第I半導(dǎo)體元件群Gl等價(jià)表示為Ql和Dl。在主電路基板22上還設(shè)置有與第I半導(dǎo)體元件群Gl同樣地分別包括6個(gè)半導(dǎo)體元件23的第2 第6半導(dǎo)體元件群G2 G6。分別構(gòu)成這些第2 第6半導(dǎo)體元件群G2 G6的6個(gè)半導(dǎo)體元件群23也被排列設(shè)置在主電路基板22的寬度方向上，且以并聯(lián)的方式連接。在圖3中，將第2半導(dǎo)體元件群G2等價(jià)表示為Q2和D2，將第3半導(dǎo)體元件群G3等價(jià)表示為Q3和D3，將第4 半導(dǎo)體元件群G4等價(jià)表示為Q4和D4，將第5半導(dǎo)體元件群G5等價(jià)表示為Q5和D5，將第6的半導(dǎo)體兀件群G6等價(jià)表為Q6和D6。第I半導(dǎo)體元件群Gl構(gòu)成U相的上臂半導(dǎo)體元件群，第4半導(dǎo)體元件群G4構(gòu)成V相的上臂半導(dǎo)體元件群，第5半導(dǎo)體元件群G5構(gòu)成W相的上臂半導(dǎo)體元件群。第2半導(dǎo)體元件群G2構(gòu)成U相的下臂半導(dǎo)體元件群，第3半導(dǎo)體元件群G3構(gòu)成V相的下臂半導(dǎo)體元件群，第6的半導(dǎo)體元件群G6構(gòu)成W相的下臂半導(dǎo)體元件群。由此，第I半導(dǎo)體元件群Gl的各半導(dǎo)體元件23構(gòu)成U相的上臂用的半導(dǎo)體元件，第4半導(dǎo)體元件群G4的各半導(dǎo)體元件23構(gòu)成V相的上臂用的半導(dǎo)體元件，第5半導(dǎo)體元件群G5的各半導(dǎo)體元件23構(gòu)成W相的上臂用的半導(dǎo)體元件。另外，第2半導(dǎo)體元件群G2的各半導(dǎo)體元件23構(gòu)成U相的下臂用的半導(dǎo)體元件，第3半導(dǎo)體元件群G3的各半導(dǎo)體元件23構(gòu)成V相的下臂用的半導(dǎo)體元件，第6的半導(dǎo)體元件群G6的各半導(dǎo)體元件23構(gòu)成W相的下臂用的半導(dǎo)體元件。另外，在U相中上臂的第I半導(dǎo)體元件群Gl與下臂的第2半導(dǎo)體元件群G2以串聯(lián)的方式連接，并且，在V相中上臂的第4半導(dǎo)體元件群G4與下臂的第3半導(dǎo)體元件群G3以串聯(lián)的方式連接。并且在W相中上臂的第5半導(dǎo)體元件群G5與下臂的第6的半導(dǎo)體元件群G6以串聯(lián)的方式連接。如圖3所示，三相逆變電路具有與車載電池20電連接的正極側(cè)輸入電極27和負(fù)極側(cè)輸入電極28。如圖I所示那樣，正極側(cè)輸入電極27與正極側(cè)中繼端子26電連接，并且，負(fù)極側(cè)輸入電極28與負(fù)極側(cè)中繼端子25電連接。第I開關(guān)兀件Ql的漏極用導(dǎo)體圖案與正極側(cè)輸入電極27電連接。第4以及第5開關(guān)元件Q4、Q5的漏極用導(dǎo)體圖案經(jīng)由正極側(cè)中繼端子26與正極側(cè)輸入電極27電連接。第2以及第3開關(guān)元件Q2、Q3的源極用導(dǎo)體圖案經(jīng)由負(fù)極側(cè)中繼端子25與負(fù)極側(cè)輸入電極28電連接。另外，第6的開關(guān)元件Q6的源極用導(dǎo)體圖案與負(fù)極側(cè)輸入電極28電連接。在正極側(cè)輸入電極27與負(fù)極側(cè)輸入電極28之間以并聯(lián)的方式連接有多個(gè)電容器32。這些電容器32與以串聯(lián)的方式連接的上臂(第I、第4、第5半導(dǎo)體元件群G1、G4、G5)和下臂(第2、第3、第6的半導(dǎo)體元件群G2，G3，G6)、即三相逆變器電路以并聯(lián)的方式連接，并且，這些電容器32被安裝于電容器基板31。如圖I所示，在電容器基板31上安裝有多個(gè)電容器32，但為了簡(jiǎn)化對(duì)三相逆變器電路的說(shuō)明，在圖3中等價(jià)地示出電容器32。電容器32的正極端子經(jīng)由正極側(cè)的導(dǎo)體圖案與正極側(cè)輸入電極27連接，電容器32的負(fù)極端子經(jīng)由負(fù)極側(cè)的導(dǎo)體圖案與負(fù)極側(cè)輸入電極28連接。若來(lái)自車載電池20的主電流從正極側(cè)輸入電極27流向電容器32，則對(duì)電容器32充電。對(duì)電容器32充電后的電流被從電容器32向半導(dǎo)體元件23供給。如圖3所示，第I、第2開關(guān)元件Ql、Q2之間的接點(diǎn)與U相輸出端子U連接，第3、第4開關(guān)元件Q3、Q4之間的接點(diǎn)與V相輸出端子V連接，第5、第6開關(guān)元件Q5、Q6之間的接點(diǎn)與W相輸出端子W連接。U相輸出端子U、V相輸出端子V以及W相輸出端子W與作為輸出設(shè)備的車載行駛電機(jī)(未圖示)連接。各開關(guān)元件Ql Q6的柵極與控制電路基板40連接。開關(guān)元件Ql Q6被控制電路基板40的控制電路控制，以向車載行駛電機(jī)供給電力。接下來(lái)，對(duì)半導(dǎo)體裝置10的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示，半導(dǎo)體裝置10的散熱器11使用鋁系金屬或銅等而形成為矩形板狀，該散熱器11的上表面支承半導(dǎo)體模塊12。在設(shè)置于半導(dǎo)體模塊12的矩形板狀的主電路基板22上安裝有多個(gè)半導(dǎo)體元件23。這里，將主電路基板22的長(zhǎng)邊方向設(shè)為長(zhǎng)度方向，將與長(zhǎng)度方向垂直的方向設(shè)為寬度方向。主電路基板22被構(gòu)成為，在金屬基板的上表面涂覆絕緣涂層，在該絕緣涂層上形成有銅或者鋁制的導(dǎo)體圖案。如圖4的雙點(diǎn)劃線所示，主電路基板22的導(dǎo)體圖案P具有形成為向主電路基板22的寬度方向細(xì)長(zhǎng)延伸的片狀的部分。安裝在主電路基板22的上表面的多個(gè)半導(dǎo)體元件23通過(guò)焊接與主電路基板22的導(dǎo)體圖案P接合。多個(gè)半導(dǎo)體元件23被配置成，以沿主電路基板22的寬度方向I列延伸的方式排列設(shè)置的半導(dǎo)體元件群G在主電路基板22的長(zhǎng)度方向上排列成多列出列)。各半導(dǎo)體元件群G分別與單獨(dú)的導(dǎo)體圖案P電連接。各半導(dǎo)體元件群G的多個(gè)半導(dǎo)體元件23中的每一個(gè)半導(dǎo)體元件23與導(dǎo)體圖案P并聯(lián)連接。另外，如圖4所示那樣，6列半導(dǎo)體元件群G、即第I 第6半導(dǎo)體元件群Gl G6從右側(cè)向左側(cè)按G1、G2、G3、G4、G5、G6的順序被配置。在主電路基板22的長(zhǎng)度方向上相鄰的半導(dǎo)體元件群G以相互空有間隔地配置。如圖I以及圖2所示，由鋁形成為大致棒狀的、作為連接電極部的正極側(cè)輸入電極27被配置在主電路基板22的長(zhǎng)度方向的一端，并且，由鋁形成為大致棒狀的、作為連接電極部的負(fù)極側(cè)輸入電極28被配置在主電路基板22的長(zhǎng)度方向的另一端。正極側(cè)輸入電極27具有圖案連接用電極部27a、28a，負(fù)極側(cè)輸入電極28具有圖案連接用電極部28a，這些圖案連接用電極部27a、28a被配置在主電路基板22的導(dǎo)體圖案P上，形成為在主電路基板22的寬度方向上細(xì)長(zhǎng)延伸的矩形板狀(帶狀)。圖案連接用電極部27a、28a被配置成，其長(zhǎng)度方向沿著導(dǎo)體圖案P的長(zhǎng)度方向，并且與導(dǎo)體圖案P面接觸而電連接。在正極側(cè)輸入電極27以及負(fù)極側(cè)輸入電極28中，在圖案連接用電極部27a、28a的長(zhǎng)度方向的中央直立設(shè)置有形成為圓棒狀的外部連接用電極部27c、28c。正極側(cè)輸入電極27的外部連接用電極部27c被配置成，與第I半導(dǎo)體元件群Gl的多個(gè)半導(dǎo)體元件23進(jìn)行排列的寬度方向的中央部分相鄰。負(fù)極側(cè)輸入電極28的外部連接用電極部28c被配置成，與第6的半導(dǎo)體元件群G6的多個(gè)半導(dǎo)體元件23排列的寬度方向的中央部分相鄰。[0046]如圖4所示，將第I半導(dǎo)體元件群Gl的6個(gè)半導(dǎo)體元件23從主電路基板22的寬度方向的一端側(cè)(圖4的上側(cè))開始設(shè)為第I半導(dǎo)體元件23a、第2半導(dǎo)體元件23b、第3半導(dǎo)體元件23c、第4半導(dǎo)體元件23d、第5半導(dǎo)體元件23e、第6半導(dǎo)體元件23f。該情況下，從第I半導(dǎo)體元件23a到外部連接用電極部27c的距離、與從第6半導(dǎo)體元件23f到外部連接用電極部27c的距離相同。從第2半導(dǎo)體元件23b到外部連接用電極部27c的距離、與從第5半導(dǎo)體元件23e到外部連接用電極部27c的距離相同，該距離與從第I以及第6半導(dǎo)體元件23a、23f到外部連接用電極部27c的距離相比變短。從第3半導(dǎo)體元件23c到外部連接用電極部27c的距離、與從第4半導(dǎo)體元件23d到外部連接用電極部27c的距離相同，該距離與從第I以及第6半導(dǎo)體元件23a、23f到外部連接用電極部27c的距離相比變短。另外，與從第2以及第5半導(dǎo)體元件23b、23e到外部連接用電極部27c的距離相比變短。即、通過(guò)這樣地配置外部連接用電極部27c，使得從在主電路基板22的寬度方向上排列配置的各半導(dǎo)體元件23到外部連接用電極部27c的電流路徑中、最遠(yuǎn)的電流路徑與最近 的電流路徑的差最小。如圖2所示，圖案連接用電極部27a、28a的上表面構(gòu)成了支承電容器基板31的電容器基板用支承部27f、28f。在外部連接用電極部27c、28c中，從比電容器基板用支承部27f、28f更靠上側(cè)的周面突出地設(shè)置有支承控制電路基板40的控制電路基板用支承部27g、28g。圖案連接用電極部27a、28a的下表面與導(dǎo)體圖案P面接觸，并且，經(jīng)由主電路基板22與散熱器11面接觸。由此，圖案連接用電極部27a、28a與散熱器11被可熱傳遞地連結(jié)。如圖I所示，三相逆變電路具有與車載行駛電機(jī)連接的U相輸出端子U、V相輸出端子V以及W相輸出端子W。在U相的上臂半導(dǎo)體元件群(第I半導(dǎo)體元件群Gl)與下臂半導(dǎo)體元件群(第2半導(dǎo)體元件群G2)之間配置有U相輸出端子U，并且，在V相的上臂半導(dǎo)體元件群(第4半導(dǎo)體元件群G4)與下臂半導(dǎo)體元件群(第3半導(dǎo)體元件群G3)之間配置有V相輸出端子V。另外，在W相的上臂半導(dǎo)體元件群(第5半導(dǎo)體元件群G5)與下臂半導(dǎo)體元件群(第6的半導(dǎo)體元件群G6)之間配置有W相輸出端子W。U相輸出端子U、V相輸出端子V以及W相輸出端子W分別具有配置在主電路基板22的導(dǎo)體圖案P上的基部Ua、Va、Wa，各基部Ua、Va、Wa形成為矩形板狀(帶狀)?；縐a、Va、Wa被配置成，其長(zhǎng)度方向沿著第I 第6半導(dǎo)體元件群Gl G6的多個(gè)半導(dǎo)體元件23排列的寬度方向延伸，并且，基部Ua、Va、Wa與導(dǎo)體圖案P面接觸而電連接。在U相輸出端子U、V相輸出端子V以及W相輸出端子W中，在各基部Ua、Va、Wa的長(zhǎng)度方向的中央直立設(shè)置有形成為圓棒狀的外部連接用端子部Ub、Vb、Wb。U相輸出端子U、V相輸出端子V以及W相輸出端子W的各外部連接用端子部Ub、Vb, Wb與車載行駛電機(jī)連接。U相輸出端子U的外部連接用端子部Ub被配置在第I半導(dǎo)體元件群Gl以及第2半導(dǎo)體元件群G2的多個(gè)半導(dǎo)體元件23排列的寬度方向的中央。V相輸出端子V的外部連接用端子部Vb被配置在第3半導(dǎo)體元件群G3與第4半導(dǎo)體元件群G4的多個(gè)半導(dǎo)體元件23排列的寬度方向中央。W相輸出端子W的外部連接用端子部Wb被配置在第5半導(dǎo)體元件群G5與第6的半導(dǎo)體元件群G6的多個(gè)半導(dǎo)體元件23排列的寬度方向中央。這里，將U相的上臂半導(dǎo)體元件群、即第I半導(dǎo)體元件群Gl的6個(gè)半導(dǎo)體元件23以及U相的下臂半導(dǎo)體元件群、即第2半導(dǎo)體元件群G2的6個(gè)半導(dǎo)體元件23，與上述同樣地分別設(shè)為第I 第6半導(dǎo)體元件23a 23f。該情況下，從兩個(gè)半導(dǎo)體元件群Gl、G2的第I半導(dǎo)體元件23a到外部連接用端子部Ub的距離，與從第6半導(dǎo)體元件23f到外部連接用端子部Ub的距離相同。從兩個(gè)半導(dǎo)體元件群Gl、G2的第2半導(dǎo)體元件23b到外部連接用端子部Ub的距離，與從第5半導(dǎo)體元件23e到外部連接用端子部Ub的距離相同，且該距離比從第I以及第6半導(dǎo)體元件23a、23f到外部連接用端子部Ub的距離短。從兩個(gè)半導(dǎo)體元件群G1、G2的第3半導(dǎo)體元件23c到外部連接用端子部Ub的距離，與從第4半導(dǎo)體元件23d到外部連接用端子部Ub的距離相同，該距離比從第2以及第5半導(dǎo)體元件23b、23e到外部連接用端子部Ub的距離短。即、通過(guò)這樣配置外部連接用端子部Ub，使得排列配置在主電路基板22的寬度方向上的多個(gè)半導(dǎo)體元件23各自到外部連接用端子部Ub的電流路徑中，最遠(yuǎn)的電流路徑與最近的電流路徑的差最小。從U相輸出端子U、V相輸出端子V以及W相輸出端子W的外部連接用端子部Ub、Vb,Wb的上端到主電路基板22的上表面的距離(高度)比主電路基板22的寬度方向的尺寸(寬度)短。在主電路基板22的長(zhǎng)度方向上相鄰的第2半導(dǎo)體元件群G2與第3半導(dǎo)體元件群G3之間配置有作為連接電極部的負(fù)極側(cè)中繼端子25，并且，在第4半導(dǎo)體元件群G4與第5半導(dǎo)體元件群G5之間配置有作為連接電極部的正極側(cè)中繼端子26。由此，U相的上臂半導(dǎo)體元件群(第I半導(dǎo)體元件群Gl)與正極側(cè)輸入電極27相鄰，下臂半導(dǎo)體元件群(第2半導(dǎo)體元件群G2)與負(fù)極側(cè)中繼端子25相鄰。V相的上臂半導(dǎo)體元件群(第4半導(dǎo)體元件群G4)與正極側(cè)中繼端子26相鄰，下臂半導(dǎo)體元件群(第3半導(dǎo)體元件群G3)與負(fù)極側(cè)中繼端子25相鄰。W相的上臂半導(dǎo)體元件群(第5半導(dǎo)體元件群G5)與正極側(cè)中繼端子26相鄰，下臂半導(dǎo)體元件群(第6的半導(dǎo)體元件群G6)與負(fù)極側(cè)輸入電極28相鄰。此外，正極側(cè)中繼端子26以及負(fù)極側(cè)中繼端子25的高度比U相輸出端子U、V相輸出端子V以及W相輸出端子W的基部Ua、Va、Wa高。第I半導(dǎo)體元件群Gl的漏極用導(dǎo)體圖案P與正極側(cè)輸入電極27的圖案連接用電極部27a電連接。第3以及第5半導(dǎo)體元件群G3、G5的漏極用導(dǎo)體圖案P經(jīng)由正極側(cè)中繼端子26與正極側(cè)輸入電極27電連接。第2以及第4半導(dǎo)體元件群G2、G4的源極用導(dǎo)體圖案P經(jīng)由負(fù)極側(cè)中繼端子34與負(fù)極側(cè)輸入電極28電連接。第6半導(dǎo)體元件群G6的源極用導(dǎo)體圖案P經(jīng)由負(fù)極側(cè)中繼端子34與負(fù)極側(cè)輸入電極28的圖案連接用電極部28a電連接。在主電路基板22上設(shè)置有主電路側(cè)連接器部22b。第1半導(dǎo)體元件群Gl的源電極以及第2半導(dǎo)體元件群G2的漏電極與U相輸出端子U的基部Ua電連接。第4半導(dǎo)體元件群G4的源電極以及第3半導(dǎo)體元件群G3的漏電極與V相輸出端子V的基部Va電連接。第5半導(dǎo)體元件群G5的源電極以及第6半導(dǎo)體元件群G6的漏電極與W相輸出端子W的基部Wa電連接。如圖1以及圖2所示，電容器模塊30被支承在正極側(cè)輸入電極27以及負(fù)極側(cè)輸入電極28的電容器基板用支承部27f、28f上。該電容器模塊30包括電容器基板31和電容器32，形成為與主電路基板22幾乎相同的矩形形狀，且被配置在主電路基板22的上方。電容器基板31以其下表面與主電路基板22對(duì)置的方式被橫置，并被層疊在主電路基板22上。如圖4所示，與第I半導(dǎo)體元件群Gl (U相的上臂半導(dǎo)體元件群)對(duì)應(yīng)地設(shè)置有多個(gè)電容器32，并且與第2半導(dǎo)體元件群G2 (U相的下臂半導(dǎo)體元件群)對(duì)應(yīng)地設(shè)置有多個(gè)電容器32。與第4半導(dǎo)體元件群G4 (V相的上臂半導(dǎo)體元件群)對(duì)應(yīng)地設(shè)置有多個(gè)電容器32，并且，與第3半導(dǎo)體元件群G3 (V相的下臂半導(dǎo)體元件群)對(duì)應(yīng)地設(shè)置有多個(gè)電容器32。與第5半導(dǎo)體元件群G5 (W相的上臂半導(dǎo)體元件群)對(duì)應(yīng)地設(shè)置有多個(gè)電容器32，并且，與第6半導(dǎo)體元件群G6(W相的下臂半導(dǎo)體元件群)對(duì)應(yīng)地設(shè)置有多個(gè)電容器32。當(dāng)從上方觀察半導(dǎo)體裝置10時(shí)，對(duì)U相、V相以及W相分別而言，半導(dǎo)體元件23被配置在與電容器32的下方重合的位置上。對(duì)U相、V相以及W相分別而言，多個(gè)電容器32被配置在主電路基板22的寬度方向的兩側(cè)。分散在寬度方向的兩側(cè)的電容器32分別被配置成，以各相輸出端子U、V、W的外部連接用端子部Ub、Vb、Wb為中心而點(diǎn)對(duì)稱。由此，從各個(gè)分散在寬度方向的兩側(cè)的電容器32到外部連接用端子部Ub、Vb、Wb的距離相同。電容器32的正極端子經(jīng)由正極側(cè)的導(dǎo)體圖案與正極側(cè)輸入電極27的圖案連接用電極部27a連接，電容器32的負(fù)極端子經(jīng)由負(fù)極側(cè)的導(dǎo)體圖案與負(fù)極側(cè)輸入電極28的圖案連接用電極部28a連接。 如圖I以及圖2所示，輔助托架50被支承在主電路基板22上。該輔助托架50包括在主電路基板22的長(zhǎng)度方向上延伸的矩形板狀的托架主體51、和形成在托架主體51的長(zhǎng)度方向的兩側(cè)的一對(duì)腳部52。一對(duì)腳部52被固定在主電路基板22的長(zhǎng)度方向的兩端，并且，托架主體51被支承于正極側(cè)輸入電極27以及負(fù)極側(cè)輸入電極28的控制電路基板用支承部27g、28g。控制電路基板40被設(shè)置在托架主體51上，經(jīng)由托架主體51被控制電路基板用支承部27g、28g支承。控制電路基板40形成為與托架主體51幾乎相同的矩形形狀，并且，控制電路基板40形成為與電容器基板31以及主電路基板22幾乎相同的形狀?？刂齐娐坊?0以其下表面與電容器基板31對(duì)置的方式被橫置，并層疊在主電路基板22上。由此，在半導(dǎo)體裝置10中，從散熱器11向開始上層疊有主電路基板22、電容器基板31以及控制電路基板40，并且三片基板22、31、40相互空有間隔地平行排列。詳細(xì)而言，在主電路基板22中的半導(dǎo)體元件23的上方配置有電容器基板31，并且，在電容器基板31上的電容器32的上方配置有控制電路基板40。在控制電路基板40上配置有電子元件41。由此，從散熱器11開始向上層疊有主電路基板22、半導(dǎo)體元件23、電容器基板31、電容器32、控制電路基板40以及電子元件41。如圖2所示，在整個(gè)半導(dǎo)體裝置10中，最高位置為正極側(cè)輸入電極27、負(fù)極側(cè)輸入電極28、U相輸出端子U、V相輸出端子V以及W相輸出端子W的上端。在這些正極輸入電極27、負(fù)極輸入電極28以及各輸出端子U、V、W的上端的下側(cè)層疊有主電路基板22、電容器基板31、控制電路基板40。如圖4所示，在整個(gè)半導(dǎo)體裝置10中，在主電路基板22的寬度方向以及長(zhǎng)度方向，散熱器11的尺寸最大，主電路基板22、電容器基板31以及控制電路基板40納入散熱器11所對(duì)應(yīng)的范圍內(nèi)。在正極側(cè)輸入電極27以及負(fù)極側(cè)輸入電極28中，導(dǎo)電凸緣53被被控制電路基板用支承部27g、28g支承，并且，導(dǎo)電凸緣53與控制電路基板40的導(dǎo)電圖案(未圖示)電連接。經(jīng)由該導(dǎo)電凸緣53，正極側(cè)輸入電極27以及負(fù)極側(cè)輸入電極28與控制電路基板40電連接。在控制電路基板40的上表面設(shè)置有由多個(gè)電子元件41構(gòu)成的控制電路，并且，能夠利用該控制電路對(duì)各半導(dǎo)體元件23進(jìn)行開關(guān)控制，以向車載行駛電機(jī)供給電力。在控制電路基板40的上表面設(shè)置有控制電路側(cè)連接器部42?？刂齐娐穫?cè)連接器部42與主電路基板22的主電路側(cè)連接器部22b通過(guò)作為連接部件的扁平電纜55進(jìn)行信號(hào)連接。接下來(lái)，對(duì)上述構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置10的作用進(jìn)行說(shuō)明。來(lái)自車載電池20的直流電流從正極側(cè)輸入電極27的外部連接用電極部27c流向圖案連接用電極部27a并流過(guò)電容器32，并且，流向第I 第6半導(dǎo)體元件群Gl G6。上臂的第I、第4以及第5半導(dǎo)體元件群G1、G4、G5的開關(guān)元件Q1、Q4、Q5以及下臂的第2、第3以及第6的半導(dǎo)體元件群G2、G3、G6的開關(guān)元件Q2、Q3、Q6被電子元件41控制，分別以規(guī)定周期控制接通或斷開。由此，交流電流經(jīng)U相輸出端子U、V相輸出端子V以及W相輸出端子W供給到車載行駛電機(jī)，以驅(qū)動(dòng)車載行駛電機(jī)。然后，電流從負(fù)極側(cè)輸入電極28流向車載電池20。在這樣的半導(dǎo)體裝置10中，主電路基板22的上方配置有電容器基板31，U相的電容器32被配置于與U相的上臂用的半導(dǎo)體元件(第I半導(dǎo)體元件群Gl)以及下臂用的半導(dǎo)體元件(第2半導(dǎo)體元件群G2)的上方重合的位置。V相的電容器32被配置于與V相的上臂用的半導(dǎo)體元件(第4半導(dǎo)體元件群G4)以及下臂用的半導(dǎo)體元件(第3半導(dǎo)體元件群G3)的上方重合的位置。V相的電容器32被配置于與V相的上臂用的半導(dǎo)體元件(第5半導(dǎo)體元件群G5)以及下臂用的半導(dǎo)體元件(第6的半導(dǎo)體元件群G6)的上方重合的位置。在半導(dǎo)體裝置10中，正極側(cè)輸入電極27、正極側(cè)中繼端子26與各相的上臂用的第
I、第4、第5半導(dǎo)體元件群Gl、G4、G5相鄰地配置，負(fù)極側(cè)輸入電極28、負(fù)極側(cè)中繼端子25與下臂用的第2、第3、第6的半導(dǎo)體元件群G2、G3、G6相鄰地配置。從電容器基板31到主電路基板22的電流路徑被構(gòu)成為與上下各臂相鄰。由此，多個(gè)半導(dǎo)體元件23被配置成一列，并且在相互以并聯(lián)的方式連接的各臂的第I 第6的半導(dǎo)體元件群Gl G6中，從電容器32到各半導(dǎo)體元件23的電流路徑得以均等化。 電容器基板用支承部27f、28f形成于正極側(cè)輸入電極27以及負(fù)極側(cè)輸入電極28，并且在這些電容器基板用支承部27f、28f的上部形成有控制電路基板用支承部27g、28g。電容器基板31被電容器基板用支承部27f、28f支承，并且，控制電路基板40被控制電路基板用支承部27g、28g支承。因此，從散熱器11開始向上層疊有主電路基板22、電容器基板31以及控制電路基板40，控制電路基板40被配置在比外部連接用端子部Ub、Vb、Wb的上端低的位置上。在半導(dǎo)體裝置10中，若正極側(cè)輸入電極27以及負(fù)極側(cè)輸入電極28的外部連接用電極部27c、28c伴隨主電流的流動(dòng)而發(fā)熱，則該熱從外部連接用電極部27c、28c經(jīng)由圖案連接用電極部27a、28a，向半導(dǎo)體模塊12的主電路基板22傳遞。然后，傳遞到主電路基板22的熱被傳遞到散熱器11，并從散熱器11被放熱。其結(jié)果，正極側(cè)輸入電極27以及負(fù)極側(cè)輸入電極28被冷卻，抑制了溫度的上升。電容器32伴隨通電而發(fā)熱，但該熱經(jīng)電容器基板31向正極側(cè)輸入電極27以及負(fù)極側(cè)輸入電極28傳遞，電容器32被冷卻。另外，開關(guān)元件Ql Q6、二極管Dl D6也伴隨通電而發(fā)熱，該熱經(jīng)主電路基板22向散熱器11傳遞，開關(guān)元件Ql Q6、二極管Dl D6得以冷卻。[0074]根據(jù)上述實(shí)施方式，能夠獲得如下的效果。(I)半導(dǎo)體裝置10在主電路基板22的上方配置有電容器基板31。電容器32被配置于與U相、V相、W相的上臂半導(dǎo)體元件(第I、第4、第5半導(dǎo)體元件群G1、G4、G5)以及下臂半導(dǎo)體元件(第2、第3、第6的半導(dǎo)體元件群G2、G3、G6)分別重合的位置。從電容器基板31到主電路基板22的電流路徑被構(gòu)成為與各臂相鄰。因此，在多個(gè)半導(dǎo)體元件23被配置成一列的同時(shí)，相互以并聯(lián)的方式連接的上下各臂中，從電容器32到各半導(dǎo)體元件23的電流路徑被均等化。由此，在各相中，能夠縮小構(gòu)成各臂的、一列排列的多個(gè)半導(dǎo)體元件23間的布線電感之差，并且，能夠抑制在特定的半導(dǎo)體元件23中產(chǎn)生過(guò)大的浪涌電壓的情況。(2)從電容器32到半導(dǎo)體元件23的電流路徑變短，而且半導(dǎo)體元件23與電容器 32之間的電流路徑幾乎沒有差別。因此，還能夠縮小半導(dǎo)體元件23間的發(fā)熱量之差。另外，上述實(shí)施方式還可以變更為如下所述的方式。在上述實(shí)施方式中，雖然散熱器11為金屬板制，但還可以將散熱器11變更為熱傳導(dǎo)率高的合成樹脂制。另外，還可以對(duì)散熱器11設(shè)置風(fēng)扇等，也可以使制冷劑在散熱器11內(nèi)流通。半導(dǎo)體裝置10的用途并不局限于安裝于車輛，還可以應(yīng)用于家電制品、工業(yè)機(jī)械。還可以任意變更半導(dǎo)體元件23的數(shù)量以及電容器32的數(shù)量，也可以配合數(shù)量的變更來(lái)改變主電路基板22以及電容器基板31的大小。如圖5所示那樣，將散熱器11以及主電路基板22在寬度方向上放大，使半導(dǎo)體元件23的數(shù)量比實(shí)施方式的多。另外，如圖6所示那樣，配合半導(dǎo)體元件23的增加，將電容器模塊30中的電容器基板31在寬度方向上放大。另外，還可以增加電容器32，以使電容器32位于半導(dǎo)體元件23的上方。此外，還可以如圖7所示那樣，將電容器32排列在U相的外部連接用端子部Ub的兩側(cè)，V相的外部連接用端子部Vb的兩側(cè)，以及W相的外部連接用端子部Wb的兩側(cè)，以使其遍及整個(gè)電容器基板31的寬度方向整體。開關(guān)元件Ql Q6并不局限于M0SFET，還可以使用其他電力晶體管(例如，IGBT (絕緣柵雙極型晶體管))、閘流晶體管(thyristor)。半導(dǎo)體裝置10并不局限于逆變電路，還可以應(yīng)用于例如，DC-DC轉(zhuǎn)換器。
權(quán)利要求1 一種半導(dǎo)體裝置，其具有 半導(dǎo)體模塊，是構(gòu)成三相逆變器電路的各相的上臂半導(dǎo)體元件以及下臂半導(dǎo)體元件分別被排列在主電路基板上，且上述上臂半導(dǎo)體元件以及下臂半導(dǎo)體元件分別由被排列成一列的半導(dǎo)體元件構(gòu)成的半導(dǎo)體模塊；以及 電容器模塊，在電容器基板上安裝有與上述三相逆變器電路并聯(lián)連接的多個(gè)電容器， 其特征在于， 上述電容器基板被配置在上述主電路基板的上方且與上述主電路基板對(duì)置的位置，在構(gòu)成上述主電路基板的各相的上述上臂半導(dǎo)體元件、以及上述下臂半導(dǎo)體元件的兩側(cè)，設(shè)置有將上述電容器基板與上述主電路基板電連接的連接電極部， 當(dāng)從上方觀察時(shí)，上述電容器基板上的上述多個(gè)電容器被配置于與上述主電路基板的各相的上臂用的半導(dǎo)體元件以及下臂用的半導(dǎo)體元件在上方重合的位置。
專利摘要一種半導(dǎo)體裝置，其具有半導(dǎo)體模塊，是構(gòu)成三相逆變器電路的各相的上臂半導(dǎo)體元件以及下臂半導(dǎo)體元件分別被排列在主電路基板上，且上述上臂半導(dǎo)體元件以及下臂半導(dǎo)體元件分別由被排列成一列的半導(dǎo)體元件構(gòu)成的半導(dǎo)體模塊；以及電容器模塊，在電容器基板上安裝有與上述三相逆變器電路并聯(lián)連接的多個(gè)電容器，上述電容器基板被配置在上述主電路基板的上方且與上述主電路基板對(duì)置的位置，在構(gòu)成上述主電路基板的各相的上述上臂半導(dǎo)體元件、以及上述下臂半導(dǎo)體元件的兩側(cè)，設(shè)置有將上述電容器基板與上述主電路基板電連接的連接電極部，當(dāng)從上方觀察時(shí)，上述電容器基板上的上述多個(gè)電容器被配置于與上述主電路基板的各相的上臂用的半導(dǎo)體元件以及下臂用的半導(dǎo)體元件在上方重合的位置。本實(shí)用新型，防止了在特定的開關(guān)元件中產(chǎn)生過(guò)大的浪涌電壓的情況。
文檔編號(hào)H02M1/32GK202652080SQ20122018567
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者石川純, 紺谷一善, 東川直樹, 松本尚能 申請(qǐng)人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)