共用底板及具备该共用底板的半导体模块的制作方法

本申请涉及半导体模块中使用的共用底板、以及具备该共用底板的半导体模块。

背景技术：

车辆用电动助力转向装置的控制单元由包含cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)的控制电路、向电动机的三相绕组提供电流的逆变器电路以及电源继电器等构成。在将这样的控制单元作为半导体模块来构成的情况下，可以考虑如下各种电路结构以及部件结构：将逆变器电路的桥式电路内置1组至3组；内置电源继电器；或者省略电流检测用的分流电阻或开关元件的一部分等。

例如，专利文献1中公开了一种半导体模块，其包括构成逆变器电路的低电位侧开关元件和高电位侧开关元件、电源继电器以及作为电流检测单元的分流电阻等。在这样的半导体模块中，半导体开关元件和分流电阻等电子元器件搭载于由铜或铜合金构成的底板，并被模塑树脂所密封。此外，模塑树脂的外部排列有由底板所形成的正、负电源端子、输出(负载)端子、控制端子等多个端子。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特许第5201171号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

在半导体模块中，即使电路结构不同，有时部件配置和布线等内部构造也相当类似。然而，以往在制造半导体模块时，设计与各自的电路结构和部件结构相对应的底板，并根据每个产品使用不同的底板。因此，存在部件的种类变多、成本较高的问题。

本申请公开用于解决上述问题的技术，其目的在于提供一种能抑制半导体模块的部件的种类增加的共用底板，并通过具备该共用底板来抑制半导体模块的制造成本。

解决技术问题所采用的技术方案

本申请所公开的共用底板是在电路结构或部件结构不同的多种半导体模块中使用的共用底板，其具有：基部，该基部安装有包含半导体开关元件在内的多个电子元器件；以及端子形成部，该端子形成部形成为从基部向外侧延伸，多种半导体模块至少包含第1半导体模块和第2半导体模块，所述端子形成部具备区别用端子，该区别用端子在所述第1半导体模块和所述第2半导体模块中的任一方中作为端子被使用，在另一方中未作为端子被使用。

此外，本申请所公开的半导体模块包括：本申请所涉及的共用底板；多个电子元器件，该多个电子元器件安装于共用底板的基部，包含半导体开关元件；布线构件，该布线构件将电子元器件与基部或其它电子元器件相连接；以及树脂，该树脂覆盖基部、电子元器件和布线构件。

发明效果

根据本申请所公开的共用底板，能用于电路结构或部件结构不同的多种半导体模块，因此，能实现半导体模块的部件的标准化，能抑制部件的种类的增加。其结果是能抑制部件成本，并能抑制半导体模块的制造成本。

本申请的上述以外的目的、特征、观点及效果通过参照附图的以下详细说明将进一步变得明确。

附图说明

图1是示出实施方式1所涉及的车辆用电动助力转向装置的系统整体的电路结构的图。

图2是示出具备实施方式1所涉及的共用底板的第1半导体模块的内部结构的图。

图3是示出具备实施方式1所涉及的共用底板的第2半导体模块的内部结构的图。

图4是示出具备实施方式2所涉及的共用底板的第1半导体模块的内部结构的图。

图5是示出具备实施方式2所涉及的共用底板的第2半导体模块的内部结构的图。

图6是示出具备实施方式2所涉及的共用底板的第3半导体模块的内部结构的图。

具体实施方式

实施方式1.

下面，基于附图来说明实施方式1所涉及的共用底板以及具备该共用底板的半导体模块。图1示出使用了实施方式1所涉及的半导体模块的车辆用电动助力转向装置的系统整体的电路结构。此外，图2示出具备实施方式1所涉及的共用底板的第1半导体模块的内部结构，图3示出具备实施方式1所涉及的共用底板的第2半导体模块的内部结构。另外，各图中，对相同或相当部分标注相同符号。

如图1所示，车辆用电动助力转向装置由控制单元1、电动机2、旋转传感器6、传感器8、电池9以及点火开关10等构成。电动机2是由三相绕组(u相绕组2a、v相绕组2b、w相绕组2c)构成的无刷电动机。检测电动机2的旋转角的旋转传感器6配置在电动机2的附近。

控制单元1由以cpu30为中心的控制电路3、向电动机2的绕组提供电流的逆变器电路4以及电源继电器5等构成。控制电路3具有cpu30、驱动电路31、输入电路32和电源电路33。cpu30输入有来自检测方向盘操作力的转矩传感器、车速传感器等传感器8的输入信号、以及来自旋转传感器6的旋转角信息等，并运算用于使电动机2旋转的电流值。并且，cpu30经由驱动电路31将基于运算结果的控制信号输出到逆变器电路4来驱动各开关元件，并输入有逆变器电路4的电流检测信号来进行反馈控制。

逆变器电路4与电动机2的三相绕组相对应地具有三组桥式电路。三相均为同一电路，因此，这里主要以u相为例来进行说明。逆变器电路4中，作为高电位侧开关元件的半导体开关元件41u与作为低电位侧开关元件的半导体开关元件42u串联连接，其中间连接部插入有半导体开关元件44u，该半导体开关元件44u具有能在与电动机2的线圈(负载输出)之间进行连接与切断的继电器功能。

此外，半导体开关元件42u的下游连接有电流检测用的分流电阻43u。逆变器电路4中，如图1中、分流电阻43u的两端的箭头所示，设有用于检测分流电阻43u的两端的电位差并转换成电流值的端子组。逆变器电路4的各种部位的电动机信号经由控制电路3的输入电路32传输至cpu30。

正电源与接地之间并联连接有滤波用的电容器7u、7v、7w。逆变器电路4的上游配置有电源继电器5，2个半导体开关元件5a、5b串联连接。电源继电器5具有能向逆变器电路4提供电源以及切断电源的继电器功能。

在用半导体模块来实现图1所示的电路结构的情况下，可以考虑如下各种电路结构或部件结构：将逆变器电路4的桥式电路内置有1组(或2组、或3组)、内置有电源继电器5(或不内置)、或者省略分流电阻或开关元件的一部分(或不省略)等。实施方式1中，提出了在电路结构或部件结构不同的多种半导体模块中、特别是内置有2组桥式电路的半导体模块中使用的共用底板。

使用图2和图3来说明实施方式1所涉及的共用底板。板50由铜或铜合金等金属材料构成，具有外框50a和共用底板50b。在图2和图3中，点划线表示被模塑树脂11所覆盖的区域，虚线表示板50的外框50a。另外，外框50a在半导体模块的制造过程中用于工序间的传送等，在完成时舍去。

共用底板50b能用于电路结构或部件结构不同的多种半导体模块，实施方式1中，用于图2所示的第1半导体模块100和图3所示的第2半导体模块101。第1半导体模块100具有包含2组桥式电路的h桥式电路，第2半导体模块101具有1组桥式电路和1组继电器功能电路(图1所示的电源继电器5)。

共用底板50b具有多个基部50a和端子形成部50b，多个基部50a安装有包含半导体开关元件41u、42u、44u在内的多个电子元器件，端子形成部50b形成为从基部50a向外侧延伸。基部50a也作为布线来使用。端子形成部50b包含控制信号的输入输出用的控制端子、以及形成为宽度比控制端子要宽且相对于控制端子对更大电流进行通电的功率端子。

图2中，上侧的端子形成部50b包含控制端子50f、50h、50i等，下侧的端子形成部50b包含功率端子50c、50d、50e等。另外，以下说明中，不论是否使用上述端子，均根据形状称为控制端子或功率端子。

第1半导体模块100如图2所示，线对称地配置有2组相同的桥式电路。对图中左侧的u相的桥式电路进行说明。正电源端子即功率端子50c所延伸的基部50a安装有高电位侧的半导体开关元件41u。半导体开关元件41u经由跳线45与半导体开关元件44u相连接，并与低电位侧的半导体开关元件42u相连接。半导体开关元件41u、42u、44u例如是fet(fieldeffecttransistor：场效应晶体管)。跳线45由铜板形成，呈桥形状。

功率端子50d是向电动机的输出端子。此外，功率端子50e是接地端子，被2组桥式电路所共有。若考虑三相绕组电动机的驱动方法，则由于各相的接地端子中电流不同时流过，因此能共用化。另外，也能在各个相中设置接地端子。

分流电阻43u跨过基部50a之间安装。半导体开关元件41u、42u、44u的栅极连接使用引线键合46。此外，控制端子50f、50h、50i分别是半导体开关元件41u、44u、42u的栅极信号端子。此外，控制端子50j、50k用于检测分流电阻43u的两端的端子电压。控制端子50g连接至半导体开关元件41u、42u、44u的连接点，但不作为端子使用。

另一方面，第2半导体模块101如图3所示，配置有包含电源继电器5(参照图1)与1组桥式电路在内的混合电路。在图3中，左侧为与图2相同的桥式电路，因此省略说明，对右侧的电源继电器进行说明。功率端子50m是正电源输入端子，功率端子50m所延伸的基部50a安装有电源继电器5的半导体开关元件5a。半导体开关元件5a的源极部经由跳线45与半导体开关元件5b相连接。半导体开关元件5a、5b例如是fet。

控制端子50p、50r分别是半导体开关元件5a、5b的栅极信号端子，通过引线键合46与半导体开关元件5a、5b的栅极相连接。通过跳线45与半导体开关元件5a、5b相连接且从基部50a延伸的控制端子50q作为半导体开关元件5a、5b的中间地点的电压监视用来使用。控制端子50s与逆变器电路4的正电源为同电位，与功率端子50n相连接。大电流流向功率端子50n，并将控制端子50s作为监视用来利用。

另外，控制端子50t、50u在第2半导体模块101中未作为端子来使用，但在第1半导体模块100中作为检测分流电阻的两端的端子电压的控制端子被使用。此外，第2半导体模块101的控制端子50q作为半导体开关元件5a、5b的中间地点的电压监视用被使用，但在第1半导体模块100中，与控制端子50g同样地连接至3个半导体开关元件的连接点，并未作为端子来使用。

由此，共用底板50b的端子形成部50b具有区别用端子，该区别用端子在第1半导体模块100和第2半导体模块101中的任一方中作为端子被使用，而在另一方中未作为端子被使用。图2和图3所示的示例中，控制端子50g、50q、50t、50u等相当于区别用端子。另外，区别用端子并不限于控制端子，有时也将功率端子设为区别用端子。

在区别用端子未作为控制端子或功率端子来使用的情况下，可以形成得比相邻的控制端子或功率端子要短。由此，能在外观上简单地区分第1半导体模块100与第2半导体模块101。实施方式1中，将第2半导体模块101的未使用的控制端子50t、50u切割得比相邻的控制端子50s要短，从而能与第1半导体模块100进行区分。同样地，通过对第1半导体模块100的未使用的控制端子50g进行切割，从而能与第2半导体模块101进行区分。

以上，对将共用底板50b用于第1半导体模块100和第2半导体模块101的示例进行了说明，但共用底板50b也能进一步用于其它电路结构或部件结构的半导体模块。可以用于第3半导体模块(图示省略)，该第3半导体模块省略了例如与图1所示的u相半导体开关元件44u、或分流电阻43u相当的部件。

第3半导体模块的电路结构与第1半导体模块100相同，但部件结构不同。在第3半导体模块中使用了共用底板50b的情况下，不安装第1半导体模块100的半导体开关元件44u或分流电阻43u(参照图2)，高电位侧的半导体开关元件41u经由跳线45和基部50a与低电位侧的半导体开关元件42u相连接。此外，共用底板50b也能在无刷电动机用的h桥式电路与带电刷电动机用的h桥式电路中共用。

如上所述，根据实施方式1所涉及的共用底板50b，能用于电路结构或部件结构不同的多种半导体模块，因此，能实现部件的标准化，能抑制部件的种类的增加。其结果是能抑制部件成本，能抑制半导体模块的制造成本，并能削减工作管理工时。

此外，将未作为端子使用的区别用端子切割得比相邻的其它端子要短，从而能在外观上简单地与使用了共用底板50b的其它半导体模块进行区分。由此，抑制了半导体模块的误组装，作业效率得以提高。

实施方式2.

图4是示出实施方式2所涉及的第1半导体模块的内部结构的图，图5是示出实施方式2所涉及的第2半导体模块的内部结构的图，图6是示出实施方式2所涉及的第3半导体模块的内部结构的图。第1半导体模块102、第2半导体模块103和第3半导体模块104均具备实施方式2所涉及的共用底板50c。另外，使用了实施方式2所涉及的半导体模块的车辆用电动助力转向装置的系统整体的电路结构与上述实施方式1相同，因此沿用图1。

如图4至图6所示，共用底板50c具有多个基部50a和端子形成部50b，多个基部50a安装有包含半导体开关元件在内的多个电子元器件，端子形成部50b从基部50a向外侧延伸。另外，在图4所示的第1半导体模块102的共用底板50c中，对与上述实施方式1所涉及的第1半导体模块100的共用底板50b(参照图2)相同功能的端子标注相同标号。此外，在图4至图6中，不论作为端子的功能如何，对在端子形成部50b中配置于相同位置的端子标注相同标号。图4至图6中，点划线表示被模塑树脂11所覆盖的区域。

实施方式2所涉及的第1半导体模块102如图4所示，内置有逆变器电路4的1组(u相)桥式电路。从功率端子50c所延伸的基部50a安装有高电位侧的半导体开关元件41u。半导体开关元件41u的源极部经由跳线45a连接至半导体开关元件44u，并经由跳线45a和其它基部50a连接至低电位侧的半导体开关元件42u的漏极。并且，半导体开关元件42u经由跳线和基部50a连接至分流电阻43u，分流电阻43u连接至接地端子即功率端子50e。

向电动机绕组的输出端子即功率端子50d在图中向上方延伸。与该功率端子50d并列排列有控制端子50k、50j、50f等。控制端子50k、50j是分流电阻43u的两端的信号用端子，其旁边排列有半导体开关元件41u、42u、44u的栅极信号端子即控制端子50f、50i、50h。从功率端子50d分叉的控制端子50v用于对电动机2的端子电压进行监视。

另一方面，图5所示的第2半导体模块103内置有电源继电器5(参照图1)来作为1组继电器功能电路。正电源端子即功率端子50c所延伸的基部50a安装有半导体开关元件5a。半导体开关元件5a的源极部经由跳线与半导体开关元件5b的源极部相连接。由此，功率端子50d成为正电源的输出端子。

此外，半导体开关元件5a的源极部经由跳线连接至其它基部50a，在需要半导体开关元件5a、5b的中间地点的电压监视的情况下，利用跳线45b将其它基部50a连接至控制端子50j。控制端子50f、50h分别是半导体开关元件5a、5b的栅极信号端子。在第2半导体模块103中，控制端子50k、50i和功率端子50e不被使用，相当于区别用端子。

此外，图6所示的第3半导体模块104与第2半导体模块103同样地内置了电源继电器5，但与第2半导体模块103不同之处在于，使用功率端子50c来作为正电源的输出端子。因此，功率端子50d不被使用，相当于区别用端子。半导体开关元件5b的输出侧即漏极经由较长的跳线45c从图中右端的基部50a连接至图中左端的基部50a，并向功率端子50e输出。在第3半导体模块104中，控制端子50i、50v和功率端子50d不被使用，相当于区别用端子。

如图5所示，第2半导体模块103中，区别用端子即功率端子50e切割得较短，以在外观上简单地与第1半导体模块102和第3半导体模块104进行区分。此外，如图6所示，第3半导体模块104中，区别用端子即功率端子50d切割得较短，以在外观上简单地与第1半导体模块102和第2半导体模块103进行区分。

另外，图5和图6所示的示例中，对共用底板50c的作为区别用端子的功率端子逐个进行切割，但可以切割作为区别用端子的控制端子，也可以切割多个区别用端子。由此，在实施方式2中，也能获得与上述实施方式1同样的效果。

本公开记载了各种例示的实施方式及实施例，但1个或多个实施方式中记载的各种特征、形态及功能并不限于特定实施方式的应用，可单独或以各种组合来应用于实施方式。由此，可以认为未示例的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，假设包括对至少一个构成要素进行变形、添加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素组合的情况。

标号说明

1控制单元

2电动机

2au相绕组

2bv相绕组

2cw相绕组

3控制电路

4逆变器电路

5电源继电器

5a、5b半导体开关元件

6旋转传感器

7u、7v、7w电容器

8传感器

9电池

10点火开关

11模塑树脂

30cpu

31驱动电路

32输入电路

33电源电路

41u、42u、44u半导体开关元件

43u分流电阻

45、45a、45b、45c跳线

46引线键合

50板

50a外框

50b、50c共用底板

50a基部

50b端子形成部

50c、50d、50e、50m、50n功率端子

50f、50g、50h、50i、50j、50k、50p、50q、50r、50s、50t、50u、50v控制端子

100第1半导体模块

101第2半导体模块

102第1半导体模块

103第2半导体模块

104第3半导体模块。