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JP3055302B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JP3055302B2
JP3055302B2 JP4106254A JP10625492A JP3055302B2 JP 3055302 B2 JP3055302 B2 JP 3055302B2 JP 4106254 A JP4106254 A JP 4106254A JP 10625492 A JP10625492 A JP 10625492A JP 3055302 B2 JP3055302 B2 JP 3055302B2
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JP
Japan
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control
circuit
side circuit
board
semiconductor device
Prior art date
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JP4106254A
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JPH05299876A (ja
Inventor
博 吉田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH05299876A publication Critical patent/JPH05299876A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/14Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/144Stacked arrangements of planar printed circuit boards

Landscapes

  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置が実装され
た放熱基板と、外部装置接続用制御回路基板とが外囲ケ
ース内に設けられた半導体装置に関し、特に制御回路基
板の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、パワーモジュール等の電力用半導
体装置としては、外囲ケース内に半導体素子実装用基板
(放熱基板)以外に制御回路基板(以下、単に制御基板
という)が設けられたものがある。この制御基板は半導
体素子実装用基板の上方に位置づけられており、半導体
素子のON,OFF制御を行う制御ICや、半導体素子
の出力信号を制御する制御IC等が搭載されていた。
【0003】そして、この種の半導体装置では、制御基
板に立設されて外囲ケースの上方へ突出する外部装置接
続用端子を介して外部装置に対して信号の授受が行われ
るように構成されていた。従来のこの種の半導体装置に
使用する制御基板を図3によって説明する。
【0004】図3は従来の半導体装置に使用する制御基
板の構成を示す断面図である。同図において、1は制御
基板で、この制御基板1は基板本体2の上下両面に銅パ
ターンからなる配線層3,4が形成されている。なお、
図3では構成が容易に理解できるように配線層3,4を
基板本体2から離して描いてある。
【0005】5は制御基板1に設けられた回路を不図示
の外部装置に電気的に接続するための外部装置接続用端
子で、この端子5は、前記制御基板1の上面に接合さ
れ、上端が外囲ケース(図示せず)より上方へ突出する
ように形成されている。
【0006】6は半導体素子(図示せず)のON,OF
F制御を行う入力用制御ICとしてのP側の制御IC、
7は半導体素子の出力を制御する出力用制御ICとして
のN側の制御ICで、これらのIC6,7は制御基板1
の配線層3に接合されて制御基板1上に搭載されてい
る。
【0007】そして、これらの制御IC6,7が接続さ
れた配線層3は各制御ICが接続されるP側回路,N側
回路が形成されており、後述する中継端子8を介して半
導体素子に接続されている。なお、P側回路およびN側
回路は制御基板1の下面側の配線層4にも形成され、配
線層3と同様にして中継端子8を介して半導体素子に接
続されている。
【0008】8は配線層3,4に形成されたP側回路,
N側回路と不図示の半導体素子実装用基板とを接続する
ための中継端子である。この中継端子8は、上部が前記
基板本体2を貫通して各配線層3,4に電気的に接続さ
れており、下端部には不図示の半導体素子実装用基板に
接合される接合部8aが形成されている。
【0009】このように構成された制御基板1を備えた
半導体装置では、外部装置接続用端子5から例えばON
信号が入力されると、その信号は配線層3,4のP側回
路および中継端子8を介して半導体素子に伝えられる。
そして、P側回路中のP側制御IC6によって半導体素
子が動作されることになる。
【0010】また、半導体素子の出力信号等は中継端子
8を介してN側回路に伝えられ、N側回路中のN側制御
IC7によって制御される。そして、N側回路によって
外部接続用端子5に伝えられ、そこから外部装置へ出力
される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述した制
御基板1を使用した半導体装置では、制御基板の制御I
Cが誤動作しやすいという問題があった。これは、P側
回路やN側回路にノイズが入るからであった。
【0012】すなわち、P側回路とN側回路とが上下に
位置する配線層3,4に形成されている関係から、一方
の回路の信号線が他方の回路の信号線と交差してしま
い、その交差部分においてP側回路やN側回路に他方の
回路から生じるノイズが入ってしまう。交差しなくて
も、例えば配線層3に2つの回路が混在して一方の回路
の信号線が他方の回路の信号線に近接し、その近接部分
でノイズが入ることもあった。
【0013】そのような不具合を解消するには信号線ど
うしの間隔をノイズが伝わらない程度まで拡げればよい
が、そのようにすると制御基板1が大型化してしまう。
【0014】さらに、ノイズとしては、信号線間を伝わ
って浸入する以外に、半導体素子実装用基板側から制御
基板1の下面に位置する配線層4に伝わるものもあっ
た。
【0015】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係る半導体
装置は、基板本体の両面に制御用ICが実装されたP側
回路とN側回路とが形成された制御回路基板を備えると
ともに、前記制御回路基板と対向する基板に、前記制御
用ICにオン、オフ制御される半導体素子を備えた半導
体装置において、前記基板本体の両面のそれぞれにおい
て前記P側回路と前記N側回路との形成領域を互いに分
離させ、前記基板本体の前記両面の面に沿った方向に、
前記P側回路と前記N側回路とが重ならないようにした
ものである。
【0016】第2の発明に係る半導体装置は、基板本体
の両面に制御用ICが実装されたP側回路とN側回路と
が形成された制御回路基板を備えるとともに、前記制御
回路基板と対向する基板に、前記制御用ICにオン、オ
フ制御される半導体素子を備えた半導体装置において、
前記基板本体の両面のそれぞれにおいて前記P側回路と
前記N側回路との形成領域を互いに分離させ、前記基板
本体の前記両面の面に沿った方向に、前記P側回路と前
記N側回路とを互いに重ならないように配設し、前記制
御回路基板における前記基板と対向する面に電磁シール
ド層を形成したものである。
【0017】
【作用】P側回路の信号線と、N側回路の信号線とは、
交差したり、他方の回路の信号線に近接することがなく
なる。また、電磁シールド層が半導体素子側から制御回
路基板へ入るノイズを遮断する。
【0018】
【実施例】実施例1.以下、本発明の一実施例を図1お
よび図2によって詳細に説明する。図1は本発明に係る
半導体装置を示す断面図、図2は本発明に係る半導体装
置に使用する制御回路基板の構成を示す断面図である。
【0019】これらの図において、11は本発明に係る
半導体装置の外囲ケースで、この外囲ケース11は、枠
体12と、この枠体12の下部開口部を閉塞するベース
板13と、枠体12の上部開口部を閉塞する蓋体(図示
せず)等とから構成されている。なお、この外囲ケース
11内には、従来の半導体装置と同様にしてシリコンゲ
ル等のゲル物質(図示せず)が充填されると共に、その
ゲル物質を封止する樹脂層(図示せず)が設けられてい
る。
【0020】前記ベース板13の上面には放熱基板14
が接合され、その放熱基板14上にはパワーデバイスと
しての半導体素子15が実装されている。半導体素子1
5の電極(図示せず)は放熱基板14上に形成された配
線パターン(図示せず)にワイヤボンディングされてい
る。そして、その配線パターンには、後述する回路基板
に接続される入力用中継端子16と出力用中継端子17
とが立てた状態で接合されている。
【0021】18は制御基板で、この制御基板18は2
枚の基板本体19,20を重ねて形成され、前記中継端
子16,17が両基板本体を上下に貫通した状態で外囲
ケース11に対して支持固定されている。そして、この
制御基板18を構成する基板本体19,20は、上下両
面に銅パターンからなる配線層21〜24が形成されて
おり、上側に位置する基板本体19の上面の配線層21
にP側の制御IC25およびN側の制御IC26が搭載
されている。これらの制御IC25,26は従来の半導
体装置で使用したものと同等のものであるので、ここに
おいて詳細な説明は省略する。
【0022】なお、図1および図2では、制御基板18
の構成を理解しやすくするために配線層21〜24を基
板本体19,20から離間させて描いたが、実際には配
線層21〜24は基板本体19,20の上面あるいは下
面に密着している。また、基板本体19,20は、配線
層どうしが接触しない程度に近接されている。
【0023】また、基板本体19,20の各配線層21
〜24は、図2中Aで示すP側領域とBで示すN側領域
とにそれぞれ画成されており、前記入力用中継端子16
はP側領域に位置する配線層21a,22a,23aお
よび24aに接続され、出力用中継端子17は配線層2
1b,22b,23bおよび24bに接続されている。
さらに、前記P側の制御IC25は配線層21aに接続
され、N側の制御IC26は配線層21bに接続されて
いる
【0024】そして、P側の制御IC25と接続される
入力側回路(以下、単にP側回路という)が配線層21
〜23のP側領域となる部分に形成され、N側の制御I
C26と接続される出力側回路(以下、単にN側回路と
いう)が配線層21〜23のN側領域となる部分に形成
されている。すなわち、P側回路は配線層21a,22
aおよび23aの3層にわたって形成され、N側回路は
配線層21b,22bおよび23bの3層にわたって形
成されることになる。
【0025】各配線層のうち最も下側に位置して放熱基
板14と対向する配線層24は、P側回路やN側回路が
形成されてはおらず、電磁シールド層を構成している。
本実施例では上述したようにP側領域に位置する配線層
24aが入力用中継端子16に接続され、N側領域に位
置する配線層24bが出力用中継端子17に接続されて
いる。そして、これらの配線層24a,24bに接続さ
れる中継端子16,17は半導体素子15のエミッタに
電気的に接続されている。なお、エミッタに接続する以
外にもP側回路の電源やN側回路の電源にそれぞれ接続
することもできる。
【0026】27は制御基板18のP側回路およびN側
回路を不図示の外部装置に接続するための外部装置接続
用端子である。この端子27は、制御基板18の上面と
なる配線層21aに接合され、上端が外囲ケース(図示
せず)より上方へ突出するように形成されている。この
端子27とN側回路用端子27とN側回路とは、N側回
路専用の出力配線パターン(図示せず)を介して導通さ
れている。なお、この端子27としてはP側回路用のも
のとN側回路用のものとで別々に設けることもできる。
【0027】このように構成された制御基板18を備え
た半導体装置では、外部装置接続用端子27から信号が
入力されると、その信号は配線層21a,22aおよび
23aに形成されたP側回路を介して入力用中継端子1
6に伝えられ、その入力用中継端子16から半導体素子
15へ伝えられる。そして、P側の制御IC25によっ
て半導体素子15が動作されることになる。
【0028】また、半導体素子15の出力信号等は出力
用中継端子17を介してN側回路へ伝えられ、N側回路
中の制御IC26によって制御される。そして、N側回
路から外部接続用端子27に伝えられ、そこから外部装
置へ出力される。
【0029】したがって、本発明に係る半導体装置で
は、入力用中継端子16に接続されたP側回路の信号線
と、出力用中継端子17に接続されたN側回路の信号線
とは、交差したり、他方の回路の信号線に近接すること
がなくなる。このため、P側回路やN側回路に他方の回
路からノイズが入ることがなくなる。また、最も下側に
位置する配線層24が電磁シールド層となるので、放熱
基板14側から制御基板18へ入るノイズが遮断され
る。
【0030】実施例2.上記実施例では4層の配線層の
うち上側の3層(配線層21〜23)を回路として使用
し、最下部の配線層24電磁シールド層として使用した
例を示したが、本発明はそのような限定にとらわれるこ
となく、各基板本体19,20の上面に設けられた配線
層21,23に回路を形成し、それら回路形成用配線層
の直下に位置する配線層(基板本体19,20の下面側
の配線層)22,24を電磁シールド層とすることもで
きる。このようにしても前記第1実施例と同等の効果が
得られる。
【0031】実施例3.また、配線層21〜23のうち
回路が形成される配線層には、信号線と隣合う位置に電
磁シールド用の配線パターンを形成することもできる。
なお、その電磁シールド用配線パターンには半導体素子
のエミッタや、回路電源を接続することもできる。
【0032】実施例4.さらに、上記実施例では2枚の
基板本体19,20を重ねて制御基板18を形成した例
を示したが、本発明はそのような限定にとらわれること
なく、制御基板18としては基板本体を1枚だけ使用し
て形成することもできる。
【0033】実施例5.加えて、図1および図2で示し
た実施例では半導体装置としてIGBTを用いた例を示
したが、本発明は、IGBT以外にパワーMOS FE
Tやバイポーラトランジスタ等にも適用することができ
る。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように第1の発明に係る半
導体装置は、基板本体の両面に制御用ICが実装された
P側回路とN側回路とが形成された制御回路基板を備え
るとともに、前記制御回路基板と対向する基板に、前記
制御用ICにオン、オフ制御される半導体素子を備えた
半導体装置において、前記基板本体の両面のそれぞれに
おいて前記P側回路と前記N側回路との形成領域を互い
に分離させ、前記基板本体の前記両面の面に沿った方向
に、前記P側回路と前記N側回路とが重ならないように
したため、P側回路の信号線と、N側回路の信号線と
は、交差したり、他方の回路の信号線に近接することが
なくなる。したがって、P側回路とN側回路との互いの
ノイズ干渉による誤動作が少なく、しかも、平面方向、
厚み方向に小型の半導体装置を提供することができる。
【0035】第2の発明に係る半導体装置は、基板本体
の両面に制御用ICが実装されたP側回路とN側回路と
が形成された制御回路基板を備えるとともに、前記制御
回路基板と対向する基板に、前記制御用ICにオン、オ
フ制御される半導体素子を備えた半導体装置において、
前記基板本体の両面のそれぞれにおいて前記P側回路と
前記N側回路との形成領域を互いに分離させ、前記基板
本体の前記両面の面に沿った方向に、前記P側回路と前
記N側回路とを互いに重ならないように配設し、前記制
御回路基板における前記基板と対向する面に電磁シール
ド層を形成したため、P側回路の信号線と、N側回路の
信号線とは、交差したり、他方の回路の信号線に近接す
ることがなくなるとともに、半導体素子側から制御回路
基板へ入るノイズが電磁シールド層によって遮断される
ようになる。 したがって、P側回路とN側回路との互い
のノイズ干渉による誤動作が少なく、しかも、平面方
向、厚み方向に小型の半導体装置を提供することができ
るとともに、半導体素子のオン、オフ動作時のノイズに
よる制御回路の誤動作を防止することができる。また、
制御回路基板本体の一面を利用して電磁シールド層を形
成するので、構造が簡単で安価な半導体装置を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置を示す断面図である。
【図2】本発明に係る半導体装置に使用する制御回路基
板の構成を示す断面図である。
【図3】従来の半導体装置に使用する制御基板の構成を
示す断面図である。
【符号の説明】
11 外囲ケース 14 放熱基板 15 半導体素子 16 入力用中継端子 17 出力用中継端子 18 制御回路基板 19 基板本体 20 基板本体 21 配線層 22 配線層 23 配線層 24 配線層 27 外部装置接続用端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−153195(JP,A) 特開 昭61−22698(JP,A) 実開 昭63−59386(JP,U) 実開 昭54−28368(JP,U) 実開 平2−129763(JP,U) 実公 昭58−37139(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 9/00 H01L 25/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板本体の両面に制御用ICが実装され
    たP側回路とN側回路とが形成された制御回路基板を備
    えるとともに、前記制御回路基板と対向する基板に、前
    記制御用ICにオン、オフ制御される半導体素子を備え
    た半導体装置において、前記基板本体の両面のそれぞれ
    において前記P側回路と前記N側回路との形成領域を互
    いに分離させ、前記基板本体の前記両面の面に沿った方
    向に、前記P側回路と前記N側回路とが重ならないよう
    にしたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 基板本体の両面に制御用ICが実装され
    たP側回路とN側回路とが形成された制御回路基板を備
    えるとともに、前記制御回路基板と対向する基板に、前
    記制御用ICにオン、オフ制御される半導体素子を備え
    た半導体装置において、前記基板本体の両面のそれぞれ
    において前記P側回路と前記N側回路との形成領域を互
    いに分離させ、前記基板本体の前記両面の面に沿った方
    向に、前記P側回路と前記N側回路とを互いに重ならな
    いように配設し、前記制御回路基板における前記基板と
    対向する面に電磁シールド層を形成したことを特徴とす
    る半導体装置。
JP4106254A 1992-04-24 1992-04-24 半導体装置 Expired - Lifetime JP3055302B2 (ja)

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