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公開番号2024168221
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023084709
出願日2023-05-23
発明の名称半導体装置
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類H01L 25/07 20060101AFI20241128BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】スイッチング損失が増加することを抑制する。
【解決手段】配線La、Lp、Laが形成された配線基板と、配線基板の一面側に配置され、インバータ回路部20を構成する半導体チップ有し、インバータ回路部20が配線と接続される半導体モジュールと、配線基板の他面側に配置されて配線と接続され、インバータ回路部20よりも主電源10側でインバータ回路部20と並列接続される平滑コンデンサ50と、配線基板に配置され、インバータ回路部20と並列接続される周波数用コンデンサ70と、を備え、周波数用コンデンサ50は、インバータ回路部20と平滑コンデンサ50とを接続する配線Lp、Lgと異なる接続配線Laに接続されるようにする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体装置であって、
一面（１００ａ）および前記一面と反対側の他面（１００ｂ）を有し、配線（１１０、１２０、１３０、Ｌａ、Ｌｐ、Ｌａ）が形成された配線基板（１００）と、
前記配線基板の一面側に配置され、インバータ回路部（２０）を構成する半導体チップ（２２０、２３０）を有し、前記インバータ回路部が前記配線と接続される半導体モジュール（２００）と、
前記配線基板の他面側に配置されて前記配線と接続され、前記インバータ回路部よりも主電源（１０）側で前記インバータ回路部と並列接続される平滑コンデンサ（５０）と、
前記配線基板に配置され、前記インバータ回路部と並列接続される周波数用コンデンサ（７０）と、を備え、
前記周波数用コンデンサは、前記インバータ回路部と前記平滑コンデンサとを接続する配線（Ｌｐ、Ｌｇ）と異なる接続配線（Ｌａ）に接続されている半導体装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記周波数用コンデンサと並列接続される状態で前記配線基板に配置され、抵抗（８１）を含んで構成されるノイズ低減部（８０）を有し、
前記ノイズ低減部は、前記インバータ回路部と前記平滑コンデンサとを接続する前記配線と異なる前記接続配線に接続されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記周波数用コンデンサおよび前記ノイズ低減部は、前記配線基板の一面側に配置されていると共に隣合う状態で配置されている請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体モジュールは、前記配線基板の一面に対する法線方向において、所定の辺（２８３）を有する平面形状とされ、前記所定の辺側に、前記主電源の正極側と接続される配線（Ｌｐ）と接続される正接続端子（２１１ｂ、２１７ａ）と、前記主電源の負極側と接続される配線（Ｌｇ）と接続される負接続端子（２１３ｂ、２１７ｂ）とを有しており、
前記半導体モジュールおよび前記平滑コンデンサは、前記平滑コンデンサの方が前記半導体モジュールよりも前記所定の辺に沿った方向の長さが長くされ、
前記配線基板の一面に対する法線方向において、前記半導体モジュールは、前記所定の辺が前記平滑コンデンサ内に位置する状態で配置されており、
前記平滑コンデンサは、正極端子（５１）および負極端子（５２）を有し、前記配線基板の一面に対する法線方向において、前記正極端子が前記半導体モジュールの前記所定の辺側に配置される前記正接続端子と重なると共に前記負極端子が前記半導体モジュールの前記所定の辺側に配置される前記負接続端子と重なる状態で配置され、前記正極端子が前記配線基板を厚さ方向に貫通する配線としてのスルーホール配線（１３０）を介して前記正接続端子と接続されていると共に、前記負極端子が前記配線基板を厚さ方向に貫通する配線としてのスルーホール配線（１３０）を介して前記負接続端子と接続されている請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記周波数用コンデンサおよび前記ノイズ低減部は、前記法線方向において、前記所定の辺側に配置されている請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体モジュールと前記周波数用コンデンサとを接続する配線距離は、前記半導体モジュールと前記平滑コンデンサとを接続する配線距離よりも短くされている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記周波数用コンデンサと前記ノイズ低減部とを接続する配線距離は、前記周波数用コンデンサと前記平滑コンデンサとを接続する配線距離よりも短くされている請求項２ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記周波数用コンデンサと前記ノイズ低減部とを接続する配線距離は、前記半導体モジュールと前記周波数用コンデンサとを接続する配線距離よりも短くされている請求項２ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記半導体モジュールは、外形を形作る封止部材（２８０）と、前記封止部材の外面（２８２～２８６）から露出し、リードレス構造とされている端子部（２１１ｂ、２１２ｃ、２１３ｂ、２１４、２１５）とを有するＱＦＮ構造とされている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記半導体モジュールを挟んで前記配線基板と反対側に配置され、前記半導体モジュールと熱的に接続される放熱部材（４００）を有している請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、インバータ回路部を構成する半導体チップを有する半導体モジュールを配線基板に配置して構成される半導体装置に関するものである。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、インバータ回路部を構成する半導体チップを有する半導体モジュールを配線基板に配置して構成される半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この半導体装置では、配線基板の一面上に半導体モジュールが配置されていると共に、周波数用コンデンサが配置されている。なお、インバータ回路部は、複数のスイッチング素子を備えて構成される。また、周波数用コンデンサは、インバータ回路部を構成するスイッチング素子のオン、オフの切り替えによって電流が流れ得るものであり、スイッチング素子の見かけ上の容量を調整するものである。
【０００３】
このような半導体装置は、例えば、ＥＰＳ（Electric Power Steeringの略）等を構成する車載用の負荷駆動装置として用いられる。なお、負荷駆動装置は、半導体装置と共に平滑コンデンサ等が配置されて構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第７０８８１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、本発明者らは、配線基板を有効に利用するため、配線基板の他面側に、負荷駆動装置を構成する平滑コンデンサを配置して半導体装置を構成することを検討しており、このような構成では、負荷駆動装置における配線距離を短くし易くできる。しかしながら、上記のようなインバータ回路部を有する半導体装置では、インバータ回路部の作動に伴って共振現象が発生する。この場合、配線距離を短くすることで配線ＥＳＬが小さくなると、共振周波数がインダクタンスと容量に依存するため、半導体装置の共振周波数が高くなり易い。なお、ＥＳＬは、Equivalent Series Inductanceの略称であり、等価直列インダクタンスのことである。
【０００６】
このため、上記の半導体装置のように周波数用コンデンサを配置することにより、スイッチング素子における見かけ上の容量を大きくでき、共振周波数を低くし易くできる。したがって、上記のような半導体装置を車両に搭載する場合には、インバータ回路部を作動させた際に発生する共振現象がＦＭラジオ放送帯のノイズとなることを抑制し易くできる。
【０００７】
しかしながら、周波数用コンデンサを配置する場所によっては、インバータ回路部の動作時に周波数用コンデンサによって大きなサージ電圧が発生する可能性があり、スイッチング損失を増加させる可能性がある。
【０００８】
本開示は、スイッチング損失が増加することを抑制できる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の１つの観点によれば、半導体装置は、一面（１００ａ）および一面と反対側の他面（１００ｂ）を有し、配線（１１０、１２０、１３０、Ｌａ、Ｌｐ、Ｌａ）が形成された配線基板（１００）と、配線基板の一面側に配置され、インバータ回路部（２０）を構成する半導体チップ（２２０、２３０）を有し、インバータ回路部が配線と接続される半導体モジュール（２００）と、配線基板の他面側に配置されて配線と接続され、インバータ回路部よりも主電源（１０）側でインバータ回路部と並列接続される平滑コンデンサ（５０）と、配線基板に配置され、インバータ回路部と並列接続される周波数用コンデンサ（７０）と、を備え、周波数用コンデンサは、インバータ回路部と平滑コンデンサとを接続する配線（Ｌｐ、Ｌｇ）と異なる接続配線（Ｌａ）に接続されている。
【００１０】
これによれば、周波数用コンデンサは、平滑コンデンサとインバータ回路部とを接続して大電流が流れ得る配線とは異なる接続配線に配置されている。このため、周波数用コンデンサがインバータ回路部における電流の変化の影響を受け難くなる。したがって、サージ電圧を発生させることを抑制でき、スイッチング損失が増加することを抑制できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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