半導(dǎo)體裝置、逆變電路、驅(qū)動(dòng)裝置、車輛以及升降機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供半導(dǎo)體裝置、逆變電路、驅(qū)動(dòng)裝置、車輛以及升降機(jī)。實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備多個(gè)電路單元，該電路單元具有：基板；基板的第1側(cè)的第1電極；在基板的第1側(cè)與第1電極并列的第2電極；基板的第2側(cè)的第3電極；以及第1開關(guān)元件和第2開關(guān)元件，在第1電極以及第2電極與第3電極之間的基板上并列，串聯(lián)地電連接在第1電極與第2電極之間，在第1開關(guān)元件和第2開關(guān)元件之間電連接有第3電極，在鄰接的兩個(gè)電路單元中，一方的第1側(cè)與另一方的第1側(cè)鄰接，一方的第2側(cè)與另一方的第2側(cè)鄰接。
【專利說明】半導(dǎo)體裝置、逆變電路、驅(qū)動(dòng)裝置、車輛以及升降機(jī)
[0001 ] 相關(guān)申請的交叉引用:本申請以2015年3月24日提交的日本專利申請2015-060252以及2015年12月7日提交的日本專利申請2015-238931為基礎(chǔ)，享受這些申請的優(yōu)先權(quán)。本申請通過參照而包含這些申請的全部內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置、逆變電路、驅(qū)動(dòng)裝置、車輛以及升降機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0003]例如，在功率轉(zhuǎn)換模塊那樣的功率半導(dǎo)體模塊中，隨著開關(guān)動(dòng)作成為高速，而由關(guān)閉時(shí)的過電壓導(dǎo)致的元件破壞、噪音的產(chǎn)生成為問題。關(guān)閉時(shí)的過電壓與在電感和功率半導(dǎo)體模塊中流動(dòng)的電流的時(shí)間變化率(d i /dt)成比例。
[0004]當(dāng)為了抑制過電壓而使開關(guān)時(shí)間變長時(shí)，開關(guān)動(dòng)作變慢。同時(shí)，由電流與電壓之積的時(shí)間積分表示的開關(guān)損失變大。為了抑制過電壓且降低開關(guān)損失，而期望使功率半導(dǎo)體模塊的電感降低。為了降低電感，存在將功率半導(dǎo)體模塊分割成多個(gè)電路單元的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的課題在于，提供能夠降低電感的半導(dǎo)體裝置、逆變電路、驅(qū)動(dòng)裝置、車輛以及升降機(jī)。
[0006]實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備多個(gè)電路單元，該電路單元具有:基板;所述基板的第I側(cè)的第I電極;在所述基板的所述第I側(cè)與所述第I電極并列的第2電極;所述基板的第2側(cè)的第3電極；以及第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件，在所述第I電極以及所述第2電極與所述第3電極之間的所述基板上并列，并串聯(lián)地電連接在所述第I電極與所述第2電極之間，且在所述第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件之間電連接有所述第3電極。
[0007]通過上述構(gòu)成，提供能夠降低電感的半導(dǎo)體裝置。
【附圖說明】
[0008]圖1是第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意平面圖。
[0009]圖2是第I實(shí)施方式的電路單元的等價(jià)電路圖。
[0010]圖3A、圖3B是比較方式的半導(dǎo)體裝置的示意圖。
[0011 ]圖4是比較方式的電路單元的等價(jià)電路圖。
[0012]圖5是表示比較方式的半導(dǎo)體裝置動(dòng)作時(shí)的電流方向和磁通方向的圖。
[0013]圖6是表示第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置動(dòng)作時(shí)的電流方向和磁通方向的圖。
[0014]圖7是第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意平面圖。
[0015]圖8是表示第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置動(dòng)作時(shí)的電流方向和磁通方向的圖。
[0016]圖9是第2實(shí)施方式的變形例的半導(dǎo)體裝置的示意平面圖。
[0017]圖10A、圖1OB是第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意圖。
[0018]圖11是第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意平面圖。
[0019]圖12是表示第3方式的半導(dǎo)體裝置動(dòng)作時(shí)的磁通方向的圖。
[0020]圖13是第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意平面圖。
[0021 ]圖14是第5實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置的示意圖。
[0022]圖15是第6實(shí)施方式的車輛的示意圖。
[0023]圖16是第7實(shí)施方式的車輛的示意圖。
[0024]圖17是第8實(shí)施方式的升降機(jī)的示意圖。
[0025]圖18是第9實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外，在以下的說明中，對相同的部件等賦予相同的符號(hào)，對于已經(jīng)說明過一次的部件等適當(dāng)省略其說明。
[0027](第丨實(shí)施方式)
[0028]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備多個(gè)電路單元，該電路單元具備:基板;基板的第I側(cè)的第I電極;在基板的第I側(cè)與第I電極并列的第2電極;基板的第2側(cè)的第3電極；以及第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件，在第I電極以及第2電極與第3電極之間的基板上并列，串聯(lián)地電連接在第I電極與第2電極之間，在第I開關(guān)元件與第2開關(guān)元件之間電連接有第3電極。而且，在鄰接的兩個(gè)電路單元中，一方的第I側(cè)與另一方的第I側(cè)鄰接，一方的第2側(cè)與另一方的第2側(cè)鄰接。
[0029]此外，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備第I電路單元以及第2電路單元，該第I電路單元以及第2電路單元具有:基板;基板的第I側(cè)的第I電極;在基板的第I側(cè)與第I電極并列的第2電極;基板的第2側(cè)的第3電極；以及第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件，在第I電極以及第2電極與第3電極之間的基板上并列，串聯(lián)地電連接在第I電極與第2電極之間，在第I開關(guān)元件與第2開關(guān)元件之間電連接有第3電極。而且，第I電路單元的第I側(cè)與第2電路單元的第I側(cè)鄰接，第I電路單元的第2側(cè)與第2電路單元的第2側(cè)鄰接。
[0030]圖1是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意平面圖。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置是用于逆變電路的半導(dǎo)體模塊。
[0031]半導(dǎo)體模塊100具備多個(gè)電路單元1a?1f。此外，各電路單元1a?1f具備第I電極Ila?Ilf、第2電極12a?12f、開關(guān)元件部13a?13f、電容器部14a?14f、以及交流電極(第3電極)16a?16f。此外，電路單元1a?1f具備未圖示的柵極信號(hào)端子。
[0032]開關(guān)元件部13a?13f具備絕緣性或者導(dǎo)電性的基板15a?15f。第I電極Ila?Ilf以及第2電極12a?12f并列設(shè)置在基板15a?15f的第I端部(第I側(cè))。交流電極16a?16f設(shè)置在基板15a?15f的與第I端部相反側(cè)的第2端部(第2側(cè))。
[0033]開關(guān)元件部13a?13f具備第I開關(guān)元件18a?18f以及第2開關(guān)元件20a?20f。第I開關(guān)元件18a?18f以及第2開關(guān)元件20a?20f并列設(shè)置在第I電極Ila?Ilf以及第2電極12a?12f與交流電極16a?16f之間的基板15a?15f上。
[0034]在電容器部14a?14f與開關(guān)元件部13a?13f之間，夾設(shè)有第I電極Ila?Ilf以及第2電極12a?12f。在各電路單元1a?1f中，在開關(guān)元件部13a?13f與電容器部14a?14f之間夾設(shè)有第I電極Ila?Ilf以及第2電極12a?12f。
[0035]多個(gè)電路單元1a?1f相互鄰接地橫向并列配置。
[0036]在鄰接的兩個(gè)電路單元中，一方的第I端部(第I側(cè))與另一方的第I端部(第I側(cè))鄰接，一方的第2端部(第2側(cè))與另一方的第2端部(第2側(cè))鄰接。因而，在鄰接的兩個(gè)電路單元中，一方的開關(guān)元件部與另一方的開關(guān)元件部鄰接，一方的電容器部與另一方的電容器部鄰接。例如，著眼于鄰接的電路單元1a與電路單元10b。電路單元1a的開關(guān)元件部13a與電路單元1b的開關(guān)元件部13b鄰接。此外，電路單元1a的電容器部14a與電路單元1b的電容器部14b鄰接。
[0037]此外，在鄰接的兩個(gè)電路單元中，一方的第I電極與另一方的第2電極鄰接。例如，著眼于鄰接的電路單元1a與電路單元10b。電路單元1b的第I電極Ilb與電路單元1a的第2電極12a鄰接。在其他的鄰接的兩個(gè)電路單元中也是同樣的。
[0038]對第I電極I Ia?I If施加共通的電位。對第2電極12a?12f施加共通的電位。電路單元1a?1f并聯(lián)連接。
[0039]對第2電極12a?12f施加比第I電極Ila?Ilf低的電位。對第I電極Ila?Ilf施加正的電位。第2電極12a?12f接地或者被施加負(fù)的電位。
[0040]圖2是本實(shí)施方式的電路單元的等價(jià)電路圖。圖2是與電路單元1a?1f的電路相當(dāng)?shù)碾娐穲D。
[0041]電路單元10具備第I電極11、第2電極12、開關(guān)元件部13、電容器部14、以及交流電極16。
[0042]開關(guān)元件部13具備第I開關(guān)元件18、第2開關(guān)元件20、第I二極管22、以及第2二極管24。第I開關(guān)元件18、第2開關(guān)元件20、第I 二極管22、以及第2 二極管24例如安裝在未圖示的絕緣性或者導(dǎo)電性的基板上。
[0043]第I開關(guān)元件18和第2開關(guān)元件20串聯(lián)地電連接在第I電極11與第2電極12之間。第I開關(guān)元件18和第2開關(guān)元件20例如是SiC(碳化娃)的M0SFET(Metal Semiconductor FieldEffect Transistor:金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)。
[0044]第I二極管22與第I開關(guān)元件18并聯(lián)連接。第2 二極管24與第2開關(guān)元件20并聯(lián)連接。第I 二極管22以及第2 二極管24是回流二極管。
[0045]電容器部14具備電容器26。電容器26在第I電極11與第2電極12之間、相對于第I開關(guān)元件18和第2開關(guān)元件20并聯(lián)地電連接。
[0046]對第2電極12施加比第I電極11低的電位。對第I電極11施加正的電位。第2電極12接地或者被施加負(fù)的電位。
[0047]交流電極16連接于第I開關(guān)元件18與第2開關(guān)元件20之間。通過對第I開關(guān)元件18以及第2開關(guān)元件20的柵極電壓進(jìn)行控制，由此從交流電極16輸出交流電壓。
[0048]在電路單元10動(dòng)作的狀態(tài)下，電流朝在圖2中用虛線箭頭表示的方向流動(dòng)。
[0049]其次，對本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的作用以及效果進(jìn)行說明。
[0050]圖3A、圖3B是比較方式的半導(dǎo)體裝置的示意圖。圖3A是平面圖，圖3B是圖3A的AA’截面圖。比較方式的半導(dǎo)體裝置是用于逆變電路的半導(dǎo)體模塊。
[0051 ]半導(dǎo)體模塊900與本實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊100的不同點(diǎn)在于，開關(guān)元件部13a?13f與電容器部14a?14f成為層疊構(gòu)造。并且，與本實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊100的不同點(diǎn)在于，在第I電極Ila?Ilf與第2電極12a?12f之間設(shè)置有開關(guān)元件部13a?13f以及電容器部14a?14fο
[0052]圖4是比較方式的電路單元的等價(jià)電路圖。圖4是與電路單元1a?1f的電路相當(dāng)?shù)碾娐穲D。雖然為了使其與圖3A、圖3B所示的各電路單元的各構(gòu)成要素的位置進(jìn)行對比，而相對于圖2改變了各構(gòu)成要素的位置來表示，但電路本身與圖2所示的電路等價(jià)。
[0053]半導(dǎo)體模塊900被分割成多個(gè)電路單元1a?1f，由此電感降低。當(dāng)忽略電路單元1a?1f的互感時(shí)，通過將半導(dǎo)體模塊900分割成N個(gè)電路單元，由此半導(dǎo)體模塊900的電感降低為1/N。在比較方式中，電路單元為6個(gè)，因此電感降低為1/6。
[0054]因而，與在電感和功率半導(dǎo)體模塊中流動(dòng)的電流的時(shí)間變化率(di /d t)成比例的關(guān)閉(turn off)時(shí)的過電壓得到抑制。因此，能夠抑制元件破壞、噪音的產(chǎn)生。
[0055]圖5是表示比較方式的半導(dǎo)體裝置動(dòng)作時(shí)的電流方向和磁通方向的圖。圖中，黑箭頭表示磁通的方向。此外，電流的方向用符號(hào)表示。
[0056]如圖5所示，在比較方式的半導(dǎo)體模塊900中，電路單元1a?1f的開關(guān)元件部的電流的方向是從紙面里側(cè)朝近前側(cè)。此外，電容器部的電流的方向是從近前側(cè)朝里側(cè)。
[0057]電路單元1a?1f的磁通的方向相同，各自的磁通彼此重疊而相互加強(qiáng)。因而，互感與電感相加，半導(dǎo)體模塊900的電感增加。
[0058]圖6是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置動(dòng)作時(shí)的電流方向和磁通方向的圖。圖中，黑箭頭表示電流的方向。此外，磁通的方向用符號(hào)表示。
[0059]在半導(dǎo)體模塊100中，也通過分割成多個(gè)電路單元1a?1f來降低電感。
[0060]如圖6所示，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊100中，電路單元1a?1f的電流在與基板平行的面內(nèi)順時(shí)針流動(dòng)。在第I電極11 a?11 f與交流電極16a?16f之間流動(dòng)的電流的方向、與在交流電極16a?16f與第2電極12a?12f之間流動(dòng)的電流的方向?yàn)橄喾捶较颉?br>[0061]并且，電路單元1a?1f的磁通的方向相對于基板垂直，磁通的方向是從紙面的近前側(cè)朝里側(cè)。電路單元1a?1f的磁通的方向相同，但與比較方式相比，磁通彼此的重疊減少。換言之，與比較方式相比，閉合電路間的交鏈磁通減少。因而，電路單元間的磁通的影響變小，與比較方式的情況相比、互感的相加量減少。因此，由電路單元I Oa?I Of間的干涉引起的電感的增加降低。
[0062 ]根據(jù)本實(shí)施方式，與比較方式相比，能夠?qū)崿F(xiàn)電感降低、能夠抑制元件破壞、噪音的產(chǎn)生的半導(dǎo)體模塊。
[0063]另外，此處，以電路單元為6個(gè)的情況為例進(jìn)行了說明，但電路單元的數(shù)量并不限定于6個(gè)。只要電路單元為2個(gè)以上，則能夠設(shè)為任意的數(shù)量。
[0064](第2實(shí)施方式)
[0065]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置為，除了在鄰接的兩個(gè)電路單元中，一方的第I電極與另一方的第I電極鄰接、或者一方的第2電極與另一方的第2電極鄰接之外，與第I實(shí)施方式相同。因而，對于與第I實(shí)施方式重復(fù)的內(nèi)容省略說明。
[0066]圖7是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意平面圖。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置是用于逆變電路的半導(dǎo)體模塊。
[0067]在鄰接的兩個(gè)電路單元中，一方的第I電極與另一方的第I電極鄰接、或者一方的第2電極與另一方的第2電極鄰接。例如，著眼于鄰接的電路單元1a與電路單元10b。電路單元1a的第2電極12a與電路單元1b的第2電極12b鄰接。此外，例如，著眼于鄰接的電路單元1b與電路單元10c。電路單元1b的第I電極I Ib與電路單元1c的第I電極I Ic鄰接。在其他的鄰接的兩個(gè)電路單元中也是同樣的。
[0068]例如，通過使鄰接的電路單元1a?1f的基板的正反交替反轉(zhuǎn)地配置，由此能夠成為如下配置:在鄰接的兩個(gè)電路單元中，一方的第I電極(例:11a?Ilf)與另一方的第I電極(例:Ila?Ilf)鄰接、或者一方的第2電極(例:12a?12f)與另一方的第2電極(例:12a?12f)鄰接。
[0069]圖8是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置動(dòng)作時(shí)的電流方向和磁通方向的圖。圖中，黑箭頭表示電流的方向。此外，磁通的方向用符號(hào)表示。
[0070]如圖8所示，在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊200中，電路單元10a、10c、10e的電流在與基板平行的面內(nèi)順時(shí)針流動(dòng)。另一方面，電路單元10b、10d、10f的電流在與基板平行的面內(nèi)逆時(shí)針流動(dòng)。
[0071]因而，電路單元10a、10c、1e的磁通的方向相對于基板垂直，磁通的方向是從紙面的近前側(cè)朝里側(cè)。另一方面，電路單元10b、1cU 1f的磁通的方向相對于基板垂直，磁通的方向是從紙面的里側(cè)朝近前側(cè)。
[0072]因此，在鄰接的電路單元間，磁通彼此抵消。因而，從電感減去互感量，電感減少。因此，與第I實(shí)施方式相比電感進(jìn)一步減少。
[0073]根據(jù)本實(shí)施方式，與第I實(shí)施方式相比，能夠?qū)崿F(xiàn)電感進(jìn)一步降低、能夠抑制元件破壞、噪音的產(chǎn)生的半導(dǎo)體模塊。
[0074](變形例)
[0075]圖9是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的變形例的示意平面圖。本變形例的半導(dǎo)體裝置是用于逆變電路的半導(dǎo)體模塊。本變形例的半導(dǎo)體裝置為，在鄰接的兩個(gè)電路單元中，將電極以及開關(guān)元件的左右進(jìn)行替換。在本變形例中，各電路單元的磁通的方向也與第2實(shí)施方式相同。因而，與第2實(shí)施方式相同，與第I實(shí)施方式相比，能夠?qū)崿F(xiàn)電感進(jìn)一步降低、能夠抑制元件破壞、噪音的產(chǎn)生的半導(dǎo)體模塊。
[0076](第3實(shí)施方式)
[0077]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備并列配置的多個(gè)第I電路單元，該第I電路單元具有:第I基板;第I基板的第I側(cè)的第I電極;在第I基板的第I側(cè)與第I電極并列的第2電極;第I基板的第2側(cè)的第3電極；以及第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件，在第I電極以及第2電極與第3電極之間的基板上并列，串聯(lián)地電連接在第I電極與第2電極之間，且在第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件之間電連接有第3電極。此外，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備并列配置的多個(gè)第2電路單元，該第2電路單元具有:第2基板;設(shè)置于第2基板的第I側(cè)的第I電極;在第2基板的第I側(cè)與第I電極并列設(shè)置的第2電極;設(shè)置于第2基板的第2側(cè)的第3電極；以及第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件，在第I電極以及第2電極與第3電極之間的基板上并列設(shè)置，串聯(lián)地電連接在第I電極與第2電極之間，且在第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件之間電連接有第3電極。并且，在第I電路單元和第2電路單元中，第I基板與第2基板對置，一方的第I電極與另一方的第2電極對置，在鄰接的兩個(gè)第I電路單元中，一方的第I側(cè)與另一方的第I側(cè)鄰接，一方的第2側(cè)與另一方的第2側(cè)鄰接，在鄰接的兩個(gè)第2電路單元中，一方的第I側(cè)與另一方的第I側(cè)鄰接，一方的第2側(cè)與另一方的第2側(cè)鄰接。
[0078]此外，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備第I電路單元以及第2電路單元，該第I電路單元以及第2電路單元具有:基板;基板的第I側(cè)的第I電極;在基板的第I側(cè)與第I電極并列的第2電極;基板的第2側(cè)的第3電極；以及第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件，在第I電極以及第2電極與第3電極之間的基板上并列，串聯(lián)地電連接在第I電極與第2電極之間，且在第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件之間電連接有第3電極。在第I電路單元與第2電路單元中，一方的基板與另一方的基板對置，一方的第I電極與另一方的第2電極對置。
[0079]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置與第I實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，為電路單元相互相對地配置的構(gòu)成。對于與第I實(shí)施方式重復(fù)的內(nèi)容省略說明。
[0080]圖10A、圖1OB是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意圖。圖1OA是示意平面圖，圖1OB是示意側(cè)視圖。圖11是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意平面圖。圖11是從圖1OA的相反側(cè)觀察半導(dǎo)體裝置的平面圖。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置是用于逆變電路的半導(dǎo)體模塊。
[0081 ]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊300具備第I電路單元10a、10b、10c、以及第2電路單元10(1、106、1(^。各電路單元的構(gòu)成與第1實(shí)施方式相同。
[0082]第I電路單元10a、10b、1c與第2電路單元1cU 10e、1f以彼此的第I電極與第2電極對置的方式相互相對地配置。例如，著眼于第I電路單元1a與第2電路單元1cL如圖1OB所示，第I電路單元1a的第I電極Ila與第2電路單元1d的第2電極12d對置。
[0083]此外，第I電路單元10a、10b、1c的基板(第I基板)15a、15b、15c與第2電路單元10(1、106、1(^的基板(第2基板)15(1、156、15€對置地設(shè)置。例如，如圖108所示，基板(第1基板)15a與基板(第2基板)15d對置。
[0084]如圖1OA以及圖11所示，在鄰接的兩個(gè)電路單元中，一方的第I端部(第I側(cè))與另一方的第I端部(第I側(cè))鄰接，一方的第2端部(第2側(cè))與另一方的第2端部(第2側(cè))鄰接。因而，在鄰接的兩個(gè)電路單元中，一方的開關(guān)元件部與另一方的開關(guān)元件部鄰接，一方的電容器部與另一方的電容器部鄰接。
[0085]此外，如圖1OA以及圖11所示，在鄰接的兩個(gè)電路單元中，一方的第I電極與另一方的第2電極鄰接。
[0086]圖12是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置動(dòng)作時(shí)的磁通方向的圖。圖中，黑箭頭表示磁通的方向。
[0087]如圖12所示，在相互相對地配置的第I電路單元10a、10b、10c與第2電路單元10d、I Oe、I Of中，磁通的方向成為相反方向。因此，在對置的電路單元間，磁通彼此相互抵消。因而，從電感減去互感量，電感減少。因此，與第I實(shí)施方式相比，電感進(jìn)一步減少。
[0088]根據(jù)本實(shí)施方式，與第I實(shí)施方式相比，能夠?qū)崿F(xiàn)電感進(jìn)一步降低、能夠抑制元件破壞、噪音的產(chǎn)生的半導(dǎo)體模塊。
[0089](第4實(shí)施方式)
[0090]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置與第I實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，電路單元以共有電容器部的方式配置。對于與第I實(shí)施方式重復(fù)的內(nèi)容省略說明。
[0091 ]圖13是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意平面圖。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置是用于逆變電路的半導(dǎo)體模塊。
[0092]半導(dǎo)體模塊400具備多個(gè)電路單元1a?10m。電路單元1a?1f的構(gòu)成與第I實(shí)施方式相同。此外，與第I實(shí)施方式的電路單元的不同點(diǎn)在于，電路單元1g?1m與電路單元1a?1f共有電容器部14a?Hf。
[0093]根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊400，例如即便在為了實(shí)現(xiàn)功率模塊的大電流化而使電路單元數(shù)量增加的情況下，也能夠通過共有電容器部來實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體模塊的小型化。
[0094](第5實(shí)施方式)
[0095]本實(shí)施方式的逆變電路以及驅(qū)動(dòng)裝置是具備第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的驅(qū)動(dòng)裝置。
[0096]圖14是本實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置的示意圖。驅(qū)動(dòng)裝置500具備馬達(dá)40以及逆變電路50 ο
[0097]逆變電路50由與第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊100為相同構(gòu)成的3個(gè)半導(dǎo)體模塊100a、100b、10c構(gòu)成。通過將3個(gè)半導(dǎo)體模塊100a、100b、10c并聯(lián)連接，由此能夠?qū)崿F(xiàn)具備3個(gè)交流電壓的輸出端子U、V、W的三相的逆變電路50。通過從逆變電路50輸出的交流電壓來驅(qū)動(dòng)馬達(dá)40。
[0098]在本實(shí)施方式的逆變電路50以及驅(qū)動(dòng)裝置500中，由于半導(dǎo)體模塊100a、100b、10c的電感降低，因此也能夠抑制元件破壞、噪音的產(chǎn)生。
[0099](第6實(shí)施方式)
[0100]本實(shí)施方式的車輛是具備第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的車輛。
[0101]圖15是本實(shí)施方式的車輛的示意圖。本實(shí)施方式的車輛600是鐵道車輛。車輛600具備馬達(dá)140以及逆變電路150。
[0102]逆變電路150由與第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊100為相同構(gòu)成的3個(gè)半導(dǎo)體模塊構(gòu)成。通過將3個(gè)半導(dǎo)體模塊并聯(lián)連接，由此能夠?qū)崿F(xiàn)具備3個(gè)交流電壓的輸出端子U、V、W的三相的逆變電路150。
[0103]通過從逆變電路150輸出的交流電壓來驅(qū)動(dòng)馬達(dá)140。通過馬達(dá)140使車輛600的車輪90旋轉(zhuǎn)。
[0104]本實(shí)施方式的車輛600具有元件破壞、噪音的產(chǎn)生得到抑制的逆變電路150，因此具備較高的可靠性。
[0105](第7實(shí)施方式)
[0106]本實(shí)施方式的車輛是具備第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的車輛。
[0107]圖16是本實(shí)施方式的車輛的示意圖。本實(shí)施方式的車輛1000是汽車。車輛1000具備馬達(dá)140以及逆變電路150。
[0108]逆變電路150由與第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊100為相同構(gòu)成的3個(gè)半導(dǎo)體模塊構(gòu)成。通過將3個(gè)半導(dǎo)體模塊并聯(lián)連接，由此能夠?qū)崿F(xiàn)具備3個(gè)交流電壓的輸出端子U、V、W的三相的逆變電路150。
[0109]通過從逆變電路150輸出的交流電壓來驅(qū)動(dòng)馬達(dá)140。通過馬達(dá)140使車輛1000的車輪90旋轉(zhuǎn)。
[0110]本實(shí)施方式的車輛1000具有元件破壞、噪音的產(chǎn)生得到抑制的逆變電路150，因此具有較高的可靠性。
[0111](第8實(shí)施方式)
[0112]本實(shí)施方式的升降機(jī)是具備第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的升降機(jī)。
[0113]圖17是本實(shí)施方式的升降機(jī)(電梯)的示意圖。本實(shí)施方式的升降機(jī)1100具備轎廂1010、配重1012、鋼纜1014、卷揚(yáng)機(jī)1016、馬達(dá)140以及逆變電路150。
[0114]逆變電路150由與第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊100為相同構(gòu)成的3個(gè)半導(dǎo)體模塊構(gòu)成。通過將3個(gè)半導(dǎo)體模塊并聯(lián)連接，由此能夠?qū)崿F(xiàn)具備3個(gè)交流電壓的輸出端子U、V、W的三相的逆變電路150。
[0115]通過從逆變電路150輸出的交流電壓來驅(qū)動(dòng)馬達(dá)140。通過馬達(dá)140使卷揚(yáng)機(jī)1016旋轉(zhuǎn)，并使轎廂1010升降。
[0116]本實(shí)施方式的升降機(jī)1100具有元件破壞、噪音的產(chǎn)生得到抑制的逆變電路150，因此具有較高的可靠性。
[0117](第9實(shí)施方式)
[0118]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具有:基板;基板的第I側(cè)的第I電極;在基板的第I側(cè)與第I電極并列的第2電極;基板的第2側(cè)的第3電極；以及第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件，在第I電極以及第2電極與第3電極之間的基板上并列，串聯(lián)地電連接在第I電極與第2電極之間，在第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件之間電連接有第3電極。
[0119]圖18是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意平面圖。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置是用于逆變電路的半導(dǎo)體模塊。
[0120]半導(dǎo)體模塊700具備第I電極111、第2電極112、開關(guān)元件部113、電容器部114以及交流電極(第3電極)116。此外，半導(dǎo)體模塊700具備未圖示的柵極信號(hào)端子。
[0121]開關(guān)元件部113具備絕緣性或者導(dǎo)電性的基板115。第I電極111以及第2電極112并列設(shè)置于基板115的第I端部(第I側(cè))。交流電極116設(shè)置于基板115的與第I端部相反側(cè)的第2端部(第2側(cè))。
[0122]開關(guān)元件部113具備第I開關(guān)元件118以及第2開關(guān)元件120。第I開關(guān)元件118以及第2開關(guān)元件120并列設(shè)置于第I電極111以及第2電極112與交流電極116之間的基板115上。
[0123]在電容器部114與開關(guān)元件部113之間夾設(shè)有第I電極111以及第2電極112。
[0124]在半導(dǎo)體模塊700中，在第I電極111與交流電極116之間流動(dòng)的電流的方向、與在交流電極116與第2電極112之間流動(dòng)的電流的方向?yàn)橄喾捶较?。因而，例如，與在基板上呈直線狀地配置有第I電極、第I開關(guān)元件、交流電極、第2開關(guān)元件、第2電極的情況相比較，降低電感。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠抑制元件破壞、噪音的產(chǎn)生的半導(dǎo)體模塊。
[0125]以上，在第I至第6實(shí)施方式中，關(guān)于第I開關(guān)元件以及第2開關(guān)元件，以MOSFET為例進(jìn)行了說明，但也能夠應(yīng)用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絕緣柵雙極晶體管)、HEMT(High Electron Mobility Transistor:高電子遷移率場效晶體管)等。
[0126]此外，在第I至第6實(shí)施方式中，作為第I開關(guān)元件以及第2開關(guān)元件的半導(dǎo)體材料，以SiC(碳化硅)為例進(jìn)行了說明，但也能夠應(yīng)用Si(硅)、GaN(氮化鎵)等。
[0127]此外，在第I至第6實(shí)施方式中，以電路單元具備分別獨(dú)立的電容器部的情況為例進(jìn)行了說明，但也能夠構(gòu)成為所有電路單元共有I個(gè)電容器部。
[0128]此外，也能夠構(gòu)成為，各電路單元在開關(guān)元件部的基板的與設(shè)置有開關(guān)元件的一側(cè)相反側(cè)的面上具備散熱片。
[0129]此外，在第6至第8實(shí)施方式中，以將本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用于車輛、電梯的情況為例進(jìn)行了說明，但也能夠?qū)⒈景l(fā)明的半導(dǎo)體裝置例如應(yīng)用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)益寺O
[0130]以上對本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說明，這些實(shí)施方式作為例子而提示的，并不意圖對發(fā)明的范圍進(jìn)行限定。實(shí)際上，半導(dǎo)體裝置、逆變電路、驅(qū)動(dòng)裝置、車輛以及升降機(jī)能夠以其他各種方式加以實(shí)施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含于發(fā)明的范圍及主旨中，并且包含于請求項(xiàng)所記載的發(fā)明和與其等同的范圍中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其中， 具備多個(gè)電路單元，所述電路單元具有: 基板； 所述基板的第I側(cè)的第I電極； 在所述基板的所述第I側(cè)與所述第I電極并列的第2電極； 所述基板的第2側(cè)的第3電極；以及 第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件，在所述第I電極以及所述第2電極與所述第3電極之間的所述基板上并列，串聯(lián)地電連接在所述第I電極與所述第2電極之間，在所述第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件之間電連接有所述第3電極。2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 在鄰接的兩個(gè)所述電路單元中，一方的所述第I側(cè)與另一方的所述第I側(cè)鄰接，一方的所述第2側(cè)與另一方的所述第2側(cè)鄰接。3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第I電極相互連接，所述第2電極相互連接。4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述電路單元具有電容器，該電容器電連接在所述第I電極與所述第2電極之間，在所述電容器與所述第I開關(guān)元件以及所述第2開關(guān)元件之間夾設(shè)有所述第I電極以及所述第2電極。5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 在鄰接的兩個(gè)所述電路單元中，一方的所述第I電極與另一方的所述第2電極鄰接。6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 在鄰接的兩個(gè)所述電路單元中，一方的所述第I電極與另一方的所述第I電極鄰接、或者一方的所述第2電極與另一方的所述第2電極鄰接。7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 在所述第I電極與所述第3電極之間流動(dòng)的電流的方向、與在所述第3電極與所述第2電極之間流動(dòng)的電流的方向?yàn)橄喾捶较颉?.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第2側(cè)相對于所述第I側(cè)夾著基板而位于相反側(cè)。9.一種半導(dǎo)體裝置，其中， 具備并列配置的多個(gè)第I電路單元以及并列配置的多個(gè)第2電路單元， 所述第I電路單元具有: 第I基板； 所述第I基板的第I側(cè)的第I電極； 在所述第I基板的所述第I側(cè)與所述第I電極并列的第2電極； 所述第I基板的第2側(cè)的第3電極；以及 第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件，在所述第I電極以及所述第2電極與所述第3電極之間的所述基板上并列，串聯(lián)地電連接在所述第I電極與所述第2電極之間，在所述第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件之間電連接有所述第3電極， 所述第2電路單元具有: 第2基板； 設(shè)置于所述第2基板的第I側(cè)的第I電極； 在所述第2基板的所述第I側(cè)與所述第I電極并列設(shè)置的第2電極； 設(shè)置于所述第2基板的第2側(cè)的第3電極；以及 第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件，在所述第I電極以及所述第2電極與所述第3電極之間的所述基板上并列設(shè)置，串聯(lián)地電連接在所述第I電極與所述第2電極之間，在所述第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件之間電連接有所述第3電極， 在所述第I電路單元和所述第2電路單元中，所述第I基板與所述第2基板對置，一方的所述第I電極與另一方的所述第2電極對置， 在鄰接的兩個(gè)所述第I電路單元中，一方的所述第I側(cè)與另一方的所述第I側(cè)鄰接，一方的所述第2側(cè)與另一方的所述第2側(cè)鄰接， 在鄰接的兩個(gè)所述第2電路單元中，一方的所述第I側(cè)與另一方的所述第I側(cè)鄰接，一方的所述第2側(cè)與另一方的所述第2側(cè)鄰接。10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第I電極相互連接，所述第2電極相互連接。11.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第I電路單元以及所述第2電路單元具有電容器，該電容器電連接在所述第I電極與所述第2電極之間，在所述電容器與所述第I開關(guān)元件以及所述第2開關(guān)元件之間夾設(shè)有所述第I電極以及所述第2電極。12.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 在所述第I電極與所述第3電極之間流動(dòng)的電流的方向、與在所述第3電極與所述第2電極之間流動(dòng)的電流的方向?yàn)橄喾捶较颉?3.—種半導(dǎo)體裝置，其中， 具備第I電路單元以及第2電路單元， 所述第I電路單元以及所述第2電路單元具有: 基板； 所述基板的第I側(cè)的第I電極； 在所述基板的所述第I側(cè)與所述第I電極并列的第2電極； 所述基板的第2側(cè)的第3電極；以及 第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件，在所述第I電極以及所述第2電極與所述第3電極之間的所述基板上并列，串聯(lián)地電連接在所述第I電極與所述第2電極之間，在所述第I開關(guān)元件和第2開關(guān)元件之間電連接有所述第3電極， 所述第I電路單元的所述第I側(cè)與所述第2電路單元的所述第I側(cè)鄰接，所述第I電路單元的所述第2側(cè)與所述第2電路單元的所述第2側(cè)鄰接。14.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第I開關(guān)元件以及所述第2開關(guān)元件是MOSFET或者IGBT。15.—種逆變電路，其中， 具備權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置。16.—種驅(qū)動(dòng)裝置，其中，具備權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置。17.—種車輛，其中，具備權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置。18.—種升降機(jī)，其中，具備權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置。
【文檔編號(hào)】H01L27/02GK106024782SQ201610119874
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月3日
【發(fā)明人】高尾和人, 飯島良介, 清水達(dá)雄, 大橋輝之
【申請人】株式會(huì)社東芝