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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024113359
(43)【公開日】2024-08-22
(54)【発明の名称】モジュールユニット
(51)【国際特許分類】
H01L 23/36 20060101AFI20240815BHJP
H01L 25/07 20060101ALI20240815BHJP
【ＦＩ】
H01L23/36 Z
H01L25/04 C
【審査請求】有
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023018290
(22)【出願日】2023-02-09
(71)【出願人】
【識別番号】511187214
【氏名又は名称】株式会社ＦＬＯＳＦＩＡ
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(72)【発明者】
【氏名】朝 大亮
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 将人
(72)【発明者】
【氏名】大久保 翔太
(72)【発明者】
【氏名】三竹 雅也
(72)【発明者】
【氏名】竹内 健吾
(72)【発明者】
【氏名】中澤 達洋
(72)【発明者】
【氏名】近藤 浩史
(72)【発明者】
【氏名】小宮 宏文
(72)【発明者】
【氏名】人羅 俊実
【テーマコード（参考）】
5F136
【Ｆターム（参考）】
5F136BA30
5F136BC05
5F136DA27
5F136EA02
5F136FA02
5F136FA03
5F136FA14
5F136FA16
(57)【要約】
【課題】 ノイズ抑制、放熱性および／または難焼性が向上したモジュールユニットの提供を目的とする。
【解決手段】 配線基板と、該配線基板上に実装されているパワー素子内蔵基板と、前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板が実装されている側に配置され、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部を覆う金属ブロックとを備え、前記金属ブロックが、前記パワー素子内蔵基板に対向する側に凹部を有し、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部が前記凹部内に位置しているモジュールユニット。
【選択図】図１
【解決手段】 配線基板と、該配線基板上に実装されているパワー素子内蔵基板と、前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板が実装されている側に配置され、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部を覆う金属ブロックとを備え、前記金属ブロックが、前記パワー素子内蔵基板に対向する側に凹部を有し、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部が前記凹部内に位置しているモジュールユニット。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
配線基板と、該配線基板上に実装されているパワー素子内蔵基板と、前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板が実装されている側に配置され、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部を覆う金属ブロックとを備え、前記金属ブロックが、前記パワー素子内蔵基板に対向する側に凹部を有し、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部が前記凹部内に位置しているモジュールユニット。
【請求項2】
前記凹部によって前記パワー素子内蔵基板の周囲が覆われている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項3】
前記凹部の深さが５ｍｍ以下である請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項4】
前記パワー素子内蔵基板は、配線層と、保持層と、前記配線層と前記保持層との間に位置する絶縁層と、パワー素子とを備え、前記パワー素子が前記絶縁層に埋め込まれている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項5】
前記パワー素子は、電力変換回路の一部を構成するものである請求項４記載のモジュールユニット。
【請求項6】
さらにゲートドライバが前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板と同じ側に実装されており、前記ゲートドライバの少なくとも一部が前記凹部内に位置している請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項7】
さらにゲートドライバが前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板とは反対側の面に実装されている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項8】
さらに他のパワー素子内蔵基板を備え、該他のパワー素子内蔵基板が前記部品内蔵基板の前記埋込パワーモジュールと同じ側に実装されている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項9】
前記金属ブロックが、前記パワー素子内蔵基板に対向する側に他の凹部を有しており、前記他のパワー素子内蔵基板の少なくとも一部が、前記他の凹部内に位置している請求項８記載のモジュールユニット。
【請求項10】
前記金属ブロックが、電力変換回路のグランド電位と同電位である請求項５記載のモジュールユニット。
【請求項11】
前記金属ブロックが、前記配線基板のグランド電極と直接接触している請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項12】
前記金属ブロックと前記パワー素子内蔵基板との間に絶縁部材が設けられている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項13】
前記パワー素子内蔵基板の前記金属ブロック側の最表面がグランド電位になっており、前記最表面と金属ブロックとが直接接触している請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項14】
前記金属ブロックが、冷却器と接続されている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項15】
前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板が実装された面と反対側の面に、放熱部材が配置されている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項16】
モジュールユニットと実装基板とを備え、前記実装基板上に前記モジュールユニットが立設されているシステム基板であって、前記モジュールユニットが、請求項１記載のモジュールユニットである電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、配線基板とパワー素子内蔵基板とを備えるモジュールユニットに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、第１基板と、第１基板に立設された第２基板と、第２基板の板厚方向の一方側の面に配置された電子部品と、該一方側に第２基板に沿って配置されたヒートシンクとを備える電力変換装置が開示されている。
【0003】
なお、背景技術のセクションは、当業者が本発明の範囲および有用性を理解することを支援するために、本発明の実施態様を技術的または動作的な文脈で提供されるものである。明示的に特定されたものでない限り、単に背景技術のセクションに含まれていることによって本明細書の記述が先行技術であると認められるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６０５７１３８号公報
【発明の概要】
【0005】
以下は、当業者に基本的理解を提供するために本開示の簡略化された概要を提示する。この概要は、本開示の実施形態の重要な要素を特定することまたは本発明の範囲を定めることを意図していない。この発明の概要の目的は、後に提示されるより詳細な説明の前置きとして、簡略化された形態で、本明細書で開示されるいくつかの概念を提示することである。
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本開示は、ノイズ抑制、放熱性および／または難焼性が向上したモジュールユニットを提供することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本開示の一態様におけるモジュールユニットは、配線基板と、該配線基板上に実装されているパワー素子内蔵基板と、前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板が実装されている側に配置され、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部を覆う金属ブロックとを備え、前記金属ブロックが、前記パワー素子内蔵基板に対向する側に凹部を有し、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部が前記凹部内に位置している。
【発明の効果】
【0008】
本開示の実施形態にかかるモジュールユニットは、ノイズ抑制、放熱性および／または難焼性が向上され得る。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１実施形態にかかるモジュールユニットを模式的に例示する分解斜視図である。
【図2】第１実施形態にかかるモジュールユニットを模式的に例示する断面図である。
【図3】第１実施形態にかかる金属ブロックを模式的に例示する斜視図である。
【図4】第１実施形態にかかるパワー素子を含む半導体回路の等価回路図である。
【図5】第１実施形態にかかるパワー素子内蔵基板の一例を模式的に示す断面図である。
【図6】第１実施形態にかかるモジュールユニットの固定方法を模式的に例示する断面図である。
【図7】第１実施形態にかかるモジュールユニットが実装基板に実装された電子装置を模式的に例示する分解斜視図である。
【図8】変形例１にかかるモジュールユニットを模式的に例示する断面図である。
【図9】変形例１にかかるモジュールユニットを模式的に例示する分解斜視図である。
【図10】第２実施形態にかかるモジュールユニットを模式的に例示する斜視図である。
【図11】第２実施形態にかかるモジュールユニットを模式的に例示する断面図である。
【図12】変形例２にかかるモジュールユニットを模式的に例示する分解斜視図である。
【図13】変形例２にかかるモジュールユニットを模式的に例示する断面図である。
【図14】第３実施形態にかかるモジュールユニットを模式的に例示する断面図である。
【図15】第４実施形態にかかるモジュールユニットを模式的に例示する断面図である。
【図16】変形例３にかかるモジュールユニットを模式的に例示する断面図である。
【図17】変形例４にかかるモジュールユニットを模式的に例示する断面図である。
【図18】本開示の実施形態に係るモジュールユニットを採用した制御システムの一例を示すブロック構成図である。
【図19】本開示の実施形態に係るモジュールユニットを採用した制御システムの一例を示す回路図である。
【図20】本開示の実施形態に係るモジュールユニットを採用した制御システムの他の例を示すブロック構成図である。
【図21】本開示の実施形態に係るモジュールユニットを採用した制御システムの他の例を示す回路図である。
【図22】第１実施形態にかかるモジュールユニットの配線を模式的に例示する上面図である。
【図23】第１実施形態にかかるモジュールユニットの配線を模式的に例示する断面図である。
【図24】第１実施形態にかかるモジュールユニットの配線を模式的に例示する分解斜視図である。
【図25】モジュールユニットが実装基板に実装された電子装置を模式的に例示する断面図である。
【図26】モジュールユニットが実装基板に実装された電子装置を模式的に例示する分解斜視図である。
【図27】変形例６にかかるモジュールユニットを模式的に示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本開示の態様と、その様々な特徴および優位な詳細は、図面を用いて説明および／または示され、また、以下の本明細書において述べられる非限定的な態様および例を参照してより具体的に説明される。当業者にとって明らかなように、本明細書において述べられていなくとも、図面中において示される特徴は必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない。また、１つの態様における１つの特徴は別の態様においても単独または他の特徴と組み合わせて用いられ得ることに留意されたい。周知の要素および加工技術についての記載は、本開示の態様を必要に不明確にすることのないように省略され得る。本明細書において用いられる例は、単に本開示の理解を助けること、またさらに当業者が本開示の態様を実施できるようにすることを目的としている。したがって、本明細書における態様および例は本開示の範囲に限定されて解釈されるものではなく、特許請求の範囲および適用可能な法律によってのみ定められる。さらに、本開示の図面において、同様の参照番号は同様の部分を表す。
【0011】
「第１の」、「第２の」等の用語は、本明細において用いられる様々な要素を記述するために用いられるが、要素は、これらの用語によって限定されるものではない。第１の、第２の等の用語は、１つの要素を別の要素から区別するためにのみ用いられる。例えば、本開示の範囲から逸脱することなく、第１の要素は第２の要素と称することができ、また、第２の要素は第１の要素と称することができる。本明細書において用いられるように、用語「および／または」は、挙げられた項目のうち１つまたは複数のいくつかまたは全ての組み合わせを包含する。
【0012】
層、領域、または基板等の要素が別の要素の「上に」存在するまたは「上へ」延びるという表現が用いられる場合には、別の要素の上に直接存在するか、または上へ直接延びることができ、または介在する要素が存在してもよいことを理解されたい。一方、要素が「上に直接」存在する、または「上に直接」延びるという表現が用いられる場合には、介在する要素は存在しない。同様に、層、領域、または基板等の要素が「わたって」いる、または「わたって」延びるという表現が用いられる場合には、別の要素に直接わたっているか、または直接わたって延びることができ、介在する要素が存在してもよいことを理解されたい。一方、「直接わたって」いるか、または「直接わたって」延びるという表現が用いられる場合には、介在する要素は存在しない。要素が別の要素に「接続される」または「結合される」という表現が用いられる場合には、別の要素に直接接続または結合されることができ、または介在する要素が存在してもよいことを理解されたい。一方で、要素が別の要素に「直接接続される」または「直接結合される」との表現が用いられる場合には、介在する要素は存在しない。さらに、要素が別の要素に「積層される」という表現が用いられる場合には、別の要素に直接積層されることができ、または介在する要素が存在してもよいことを理解されたい。一方で、要素が別の要素に「直接積層される」との表現が用いられる場合には、介在する要素は存在しない。
【0013】
本明細書において用いられる用語は、特定の態様のみを記述することを目的としており、本開示を限定することを意図していない。本明細書において用いられる「備える」「含む」は、記載された要素の存在を表すものであり、１つまたは複数の他の要素の存在を排除するものではない。
【0014】
別途定義されない限り、本明細書において用いられる全ての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を持つ。本明細書において用いられる用語は本明細書の文脈および関連技術におけるいみと矛盾しない意味を有するように解釈される。また、本明細書において定義されない限り、本明細書において用いられる用語は、理想化された、または過度に形式的な意味で解釈されるべきでないことを理解されたい。
【0015】
本開示においては、特に別途定義されない限り、配線基板の積層方向（配線基板表面と垂直な方向）をＹ方向、実装基板の積層方向（実装基板表面と垂直な方向）をＺ方向として説明する。また、配線基板の第１面側にパワー素子内蔵基板が実装されているモジュールユニットにおいては、配線基板からみてパワー素子内蔵基板側を上方、パワー素子内蔵基板からみて配線基板側を下方として「上」と「下」が定義される。配線基板の両側にパワー素子内蔵基板が実装されている構造の場合には、別途定義される。また、電子装置においては、実装基板からみてモジュールユニット側を上方、モジュールユニット側からみて実装基板側を下方として「上」と「下」が定義される。なお、本明細書にて、上面視は、平面視と言い換えられてもよい。
【0016】
本開示のモジュールユニットは、配線基板と、該配線基板上に実装されているパワー素子内蔵基板と、前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板が実装されている側に配置され、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部を覆う金属ブロックとを備え、前記金属ブロックが、前記パワー素子内蔵基板に対向する側に凹部を有し、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部が前記凹部内に位置していることを特長とする。
【0017】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかるモジュールユニット１０ａを模式的に例示する分解斜視図である。図２は、モジュールユニット１０ａの模式的断面図であり、図１において、モジュールユニット１０ａを積層方向（Ｙ方向）に切断した断面を示す。図１および図２のモジュールユニット１０ａは、配線基板１ａ、配線基板１ａ上に実装されるパワー素子内蔵基板２ａ、および金属ブロック３ａを備える。また、図１には図示を省略しているが、前記金属ブロック３ａと前記パワー素子内蔵基板２ａとの間には、絶縁部材４ａが配置されており、前記金属ブロック３ａと前記パワー素子内蔵基板２ａは絶縁部材４ａを介して熱的に接続されている。なお、本開示のモジュールユニットにおいては、絶縁部材４ａは必須ではなく、前記金属ブロック３ａと前記パワー素子内蔵基板２ａの少なくとも一部とが直接接触していてもよい。なお、図１において、配線基板、パワー素子内蔵基板それぞれの電気的接続については図示を省略するが、公知の方法を用いて達成される。
図１は、第１実施形態にかかるモジュールユニット１０ａを模式的に例示する分解斜視図である。図２は、モジュールユニット１０ａの模式的断面図であり、図１において、モジュールユニット１０ａを積層方向（Ｙ方向）に切断した断面を示す。図１および図２のモジュールユニット１０ａは、配線基板１ａ、配線基板１ａ上に実装されるパワー素子内蔵基板２ａ、および金属ブロック３ａを備える。また、図１には図示を省略しているが、前記金属ブロック３ａと前記パワー素子内蔵基板２ａとの間には、絶縁部材４ａが配置されており、前記金属ブロック３ａと前記パワー素子内蔵基板２ａは絶縁部材４ａを介して熱的に接続されている。なお、本開示のモジュールユニットにおいては、絶縁部材４ａは必須ではなく、前記金属ブロック３ａと前記パワー素子内蔵基板２ａの少なくとも一部とが直接接触していてもよい。なお、図１において、配線基板、パワー素子内蔵基板それぞれの電気的接続については図示を省略するが、公知の方法を用いて達成される。
【0018】
図１および図２に示されるように、本開示においては、金属ブロック３ａが、前記パワー素子内蔵基板２ａと対向する面側に凹部５ａを有しており、前記パワー素子内蔵基板２ａの少なくとも一部が前記凹部５ａ内に位置している。本開示においては、前記パワー素子内蔵基板２ａの少なくとも一部が前記凹部５ａ内に位置していればそれでよく、図２に示されるようにパワー素子内蔵基板２ａの全てが前記凹部５ａ内に位置していなくてもよい。図２において、前記パワー素子内蔵基板２ａは、前記金属ブロック３ａおよび配線基板１ａで形成される閉空間内に位置しているが、本開示においては、前記パワー素子内蔵基板が位置する空間は完全に閉じられたものでなくてもよい。本開示においては、前記パワー素子内蔵基板の上面が前記金属ブロックと直接または他の部材を介して熱的に接続されているのが好ましい。また、前記パワー素子内蔵基板の側面（図２においてＸ方向と垂直な面）の少なくとも一部が前記金属ブロックに覆われているのが好ましい。なお、本開示においては、前記金属ブロック３ａの少なくとも一部と前記配線基板１ａとが熱的に接続されているのが好ましい。
【0019】
（配線基板）
前記配線基板１ａは、誘電体基板であってもよいし、多層誘電体基板であってもよい。また、前記配線基板は、上面および／または内層に信号導体パターン（図示しない）が配線されたものである。また、図示しないが、配線基板１ａは、実装基板との電気的接続をとるための実装基板側のコネクタに接続するための電極パターンや、電極ピンを有していてもよい。さらに、配線基板１ａには、パワー素子以外の回路部品（例えば、コンデンサなどの受動部品）が実装されていてもよい。
前記配線基板１ａは、誘電体基板であってもよいし、多層誘電体基板であってもよい。また、前記配線基板は、上面および／または内層に信号導体パターン（図示しない）が配線されたものである。また、図示しないが、配線基板１ａは、実装基板との電気的接続をとるための実装基板側のコネクタに接続するための電極パターンや、電極ピンを有していてもよい。さらに、配線基板１ａには、パワー素子以外の回路部品（例えば、コンデンサなどの受動部品）が実装されていてもよい。
【0020】
（パワー素子内蔵基板）
前記パワー素子内蔵基板２ａは、例えば、電力変換回路の一部を構成するパワー素子（ダイオード、トランジスタ等）が多層配線基板内に埋め込まれているものをいう。より具体的には、例えば、図５に示されるように、パワー素子内蔵基板２ａは、配線層（第１の配線層）１と保持層（第２の配線層）１１２との間に絶縁層１１５を有し、該絶縁層１１５中にパワー素子としてのトランジスタ１０１ａおよびダイオード１０２ａが埋設されている構造を有する。図５のパワー素子内蔵基板２ａにおいては、第１の配線層１１１が上部配線層を構成しており、保持層１１２が第２の配線層（下部層）の一部を構成している。前記第２の配線層１１２は基材１１８の両面にわたって形成された銅箔から構成されており、前記基材１１８の第１面側の銅箔と第２面側の銅箔とはスルーホールを介して電気的に接続されている。また、ダイオード１０２ａおよびトランジスタ１０１ａは、それぞれ接着層（図示せず）を介して、前記保持層（第１面側の銅箔）１１２上に載置されている。なお、前記保持層は第２の配線層を構成していてもよいし、その他の部材（例えば、金属基板やセラミック基板等の絶縁基板等）によって構成されていてもよい。
前記パワー素子内蔵基板２ａは、例えば、電力変換回路の一部を構成するパワー素子（ダイオード、トランジスタ等）が多層配線基板内に埋め込まれているものをいう。より具体的には、例えば、図５に示されるように、パワー素子内蔵基板２ａは、配線層（第１の配線層）１と保持層（第２の配線層）１１２との間に絶縁層１１５を有し、該絶縁層１１５中にパワー素子としてのトランジスタ１０１ａおよびダイオード１０２ａが埋設されている構造を有する。図５のパワー素子内蔵基板２ａにおいては、第１の配線層１１１が上部配線層を構成しており、保持層１１２が第２の配線層（下部層）の一部を構成している。前記第２の配線層１１２は基材１１８の両面にわたって形成された銅箔から構成されており、前記基材１１８の第１面側の銅箔と第２面側の銅箔とはスルーホールを介して電気的に接続されている。また、ダイオード１０２ａおよびトランジスタ１０１ａは、それぞれ接着層（図示せず）を介して、前記保持層（第１面側の銅箔）１１２上に載置されている。なお、前記保持層は第２の配線層を構成していてもよいし、その他の部材（例えば、金属基板やセラミック基板等の絶縁基板等）によって構成されていてもよい。
【0021】
前記ダイオード１０２ａは、例えば、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）、ＦＲＤ（ファストリカバリーダイオード）またはＰｉＮダイオードである。また、前記トランジスタ１０１ａは、例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）または絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である。なお、パワー素子としてのダイオード１０２ａおよびトランジスタ１０１ａを構成する半導体材料は、特に限定されない。前記半導体材料としては、例えば、シリコン、窒化ガリウム、炭化珪素、酸化ガリウム、ダイヤモンド等が挙げられる。前記パワー素子内蔵基板は、公知の部品内蔵基板の製造方法を用いて作製される。前記パワー素子内蔵基板の積層方向（Ｙ方向）の厚みは、例えば、３ｍｍ以下であり、好ましくは、１ｍｍ以下である。前記パワー素子内蔵基板の上面視の面積は、例えば、２０００ｍｍ２以下であり、好ましくは、１０００ｍｍ２以下である。
【0022】
図４は、前記パワー素子内蔵基板２ａに内蔵されるパワー素子の回路中における位置づけを説明するための等価回路図である。図４の回路構成においては、トランジスタ１０１ａとダイオード１０２１との逆並列回路と、トランジスタ１０１ｂとダイオード１０２ｂとの逆並列回路とが、直列に接続されており、さらにコンデンサ１０３がトランジスタ１０１ａおよび１０１ｂに並列に接続されている。前記半導体回路は、例えば、インバータ回路またはコンバータ回路等を含む電力変換回路に適用される。本実施形態において、前記パワー素子内蔵基板２ａは、図４に示す等価回路におけるトランジスタ１０１ａおよびダイオード１０２ａを内蔵している。本開示においては、前記パワー素子内蔵基板２ａが複数のトランジスタ（例えば、トランジスタ１０１ａおよび１０１ｂ）および／または複数のダイオード（例えば、ダイオード１０２ａおよび１０２ｂ）を内蔵するものであってもよい。前記パワー素子内蔵基板が複数のトランジスタを内蔵する場合、当該複数のトランジスタは、互いに電気的に直列に接続されたものであってもよいし、並列に接続されたものであってもよい。また、本開示においては、後述するように、前記モジュールユニットが、複数のパワー素子内蔵基板を備えていてもよい。なお、上記で説明した回路構成は、あくまで一例であり、上記以外の回路構成であってもよい。本開示においては、複数の前記パワー素子内蔵基板を組合わせることにより、その他受動部品と合わせて電力変換回路を構成することができる。
【0023】
（金属ブロック）
前記金属ブロック３ａは、パワー素子内蔵基板で発生した熱を放熱するために配置されるものである。パワー素子内蔵基板と対向する面側に凹部を有するものであれば、特に限定されない。前記金属ブロックは、例えば平面視において矩形状または円形状の形状を有している。また、金属ブロックは、平面視において前記パワー素子内蔵基板よりも大きい形状を有している。前記金属ブロックの一例を図３に示す。前記凹部は、公知の金属加工方法（打ち抜き加工、レーザ加工、削り出し加工、金属メッキ、３Ｄプリンタなど）を用いて形成される。また、前記金属ブロックの構成材料は、本開示の目的を阻害しない限り、特に限定されない。前記金属ブロックの構成材料としては、例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄまたはこれらの合金（他の金属または炭素等を含んでいてもよい）が挙げられる。本開示においては、前記金属ブロックの構成材料が、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）を含むのが好ましく、アルミニウム（Ａｌ）を含むのがより好ましい。本開示においては、図２に示すように、前記金属ブロックの凹部によって、前記パワー素子内蔵基板の周囲が覆われているのが好ましく、上面および周囲が覆われているのがより好ましい。また、前記凹部の深さは、特に限定されない。前記凹部の深さは、例えば、５ｍｍ以下であり、好ましくは３ｍｍ以下であり、さらに好ましくは、１ｍｍ以下である。なお、本開示において、前記配線基板が他の受動部品等をさらに備えている場合、前記金属ブロックが、さらに他の凹部を有していてもよい。その場合、前記他の凹部内に前記他の受動部品の少なくとも一部が配置され得る。前記他の凹部の深さは、特に限定されず、５ｍｍ以上であってもよいし、５ｍｍ以下であってもよい。また、本開示において、前記金属ブロックは、前記パワー素子がその一部を構成する電力変換回路のグランド電位と同電位であるのが好ましい。グランド電位と同電位となる構成としては、例えば、グランド導体（例えば、筐体等）と接続されている構成や、配線基板のグランド電極と接触している構成等が挙げられる。
前記金属ブロック３ａは、パワー素子内蔵基板で発生した熱を放熱するために配置されるものである。パワー素子内蔵基板と対向する面側に凹部を有するものであれば、特に限定されない。前記金属ブロックは、例えば平面視において矩形状または円形状の形状を有している。また、金属ブロックは、平面視において前記パワー素子内蔵基板よりも大きい形状を有している。前記金属ブロックの一例を図３に示す。前記凹部は、公知の金属加工方法（打ち抜き加工、レーザ加工、削り出し加工、金属メッキ、３Ｄプリンタなど）を用いて形成される。また、前記金属ブロックの構成材料は、本開示の目的を阻害しない限り、特に限定されない。前記金属ブロックの構成材料としては、例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄまたはこれらの合金（他の金属または炭素等を含んでいてもよい）が挙げられる。本開示においては、前記金属ブロックの構成材料が、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）を含むのが好ましく、アルミニウム（Ａｌ）を含むのがより好ましい。本開示においては、図２に示すように、前記金属ブロックの凹部によって、前記パワー素子内蔵基板の周囲が覆われているのが好ましく、上面および周囲が覆われているのがより好ましい。また、前記凹部の深さは、特に限定されない。前記凹部の深さは、例えば、５ｍｍ以下であり、好ましくは３ｍｍ以下であり、さらに好ましくは、１ｍｍ以下である。なお、本開示において、前記配線基板が他の受動部品等をさらに備えている場合、前記金属ブロックが、さらに他の凹部を有していてもよい。その場合、前記他の凹部内に前記他の受動部品の少なくとも一部が配置され得る。前記他の凹部の深さは、特に限定されず、５ｍｍ以上であってもよいし、５ｍｍ以下であってもよい。また、本開示において、前記金属ブロックは、前記パワー素子がその一部を構成する電力変換回路のグランド電位と同電位であるのが好ましい。グランド電位と同電位となる構成としては、例えば、グランド導体（例えば、筐体等）と接続されている構成や、配線基板のグランド電極と接触している構成等が挙げられる。
【0024】
本開示においては、例えば、図２に示されるように、前記金属ブロック３ａと前記パワー素子内蔵基板２ａとの間に、絶縁部材４ａが配置されていてもよい。絶縁部材４ａは、高熱伝導性を有するものであるのが好ましく、より具体的には、例えばエポキシ樹脂等の樹脂に、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のフィラーを含有させた層等の、公知のＴＩＭ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）材が用いられる。なお、絶縁部材と前記パワー素子内蔵基板との接合は、公知の導電性接着材等を用いて行われてよい。
【0025】
（製造方法の例）
以下、上記構造のモジュールユニットの製造方法について説明する。
以下、上記構造のモジュールユニットの製造方法について説明する。
【0026】
モジュールユニットの組立工程では、パワー素子内蔵基板２ａを、金属ブロック３ａの凹部５ａ内に固定する。この際、金属ブロック３ａとパワー素子内蔵基板２ａとの間に熱伝導性に優れた絶縁部材４ａを介在させてもよい。その後、金属ブロック３ａに固定したパワー素子内蔵基板２ａを、配線基板１ａに接続する。ついで、例えば、金属ブロック３ａおよび配線基板をねじ止めすることにより固定する。ねじ止めによって固定する場合の例を図６（ａ）および（ｂ）に示す。図６（ａ）は、パワー素子内蔵基板を貫通する形で前記金属ブロック３ａ、パワー素子内蔵基板２ａおよび配線基板１ａをねじ止めする例である。このようにねじ止めすることにより、パワー素子内蔵基板と金属ブロックとの密着性が向上するため、より放熱性に優れた構成とすることができる。また、図６（ｂ）ブロックの端部付近と配線基板１ａとをねじ止めする構成である。かかる構成によれば、製造時にパワー素子内蔵基板への貫通孔の形成が不要のため製造がより容易となる。また、モジュールユニットの各構成要素の固定方法はねじ止めに限定されず、公知の方法を用いてよい。例えば、バスバーを用いて固定する方法、クリップを用いて固定する方法が用いられる。また、パワー素子内蔵基板と配線基板との電気的接続は、例えば、パワー素子内蔵基板の配線基板と対向する面に露出した各電極パッドと配線基板側の接続端子とをはんだ等の公知の方法により接続することにより行われる。なお、上記で説明したモジュールユニットの製造方法の内容は、あくまで一例であり、上記以外の内容であってもよい。例えば、前記モジュールユニットの組立工程は、上記で説明した手順に限定されるものではなく、趣旨および技術的思想を逸脱しない範囲で手順の追加・削除または順番の変更等をしてもよい。
【0027】
（実装基板への実装の例）
図７に、前記モジュールユニット１０ａを実装基板１１に実装する例を示す。図７の実装基板１１には、モジュールユニットの電極ピン８ａと接合するためのホール８ｂが設けられている。前記電極ピン８ａは、前記モジュールユニットの配線基板１ａのパワー素子内蔵基板２ａと反対側の面に設けられており、前記電極ピン８ａを前記ホール８ｂとを例えば半田等で接合することにより、前記配線基板１ａを実装基板１１に立設することができる。なお、図示しないが、実装基板には、例えば、ゲートドライバ、入力端子、出力端子、制御ＩＣ，その他受動部品等が実装されていてよい。
図７に、前記モジュールユニット１０ａを実装基板１１に実装する例を示す。図７の実装基板１１には、モジュールユニットの電極ピン８ａと接合するためのホール８ｂが設けられている。前記電極ピン８ａは、前記モジュールユニットの配線基板１ａのパワー素子内蔵基板２ａと反対側の面に設けられており、前記電極ピン８ａを前記ホール８ｂとを例えば半田等で接合することにより、前記配線基板１ａを実装基板１１に立設することができる。なお、図示しないが、実装基板には、例えば、ゲートドライバ、入力端子、出力端子、制御ＩＣ，その他受動部品等が実装されていてよい。
【0028】
図２５および図２６に、前記モジュールユニット１０ａが実装基板１１に立設された電子装置の他の例を示す。図２５はモジュールユニット１０ｉが実装基板１１に立設された状態を模式的に示す断面図、図２６が分解斜視図を示す。図２５および図２６に示すように、モジュールユニット１０ｉが、樹脂部１４ａとピン部１４ｂとを備える接続部材を用いて実装基板１１に接続されている。図２５に示されるように、樹脂部１４ａには、Ｚ方向に伸びて、配線基板１ａと接続するピン部１４ｂと、Ｙ方向に伸びて実装基板１１と接続するピン部１４ｂとがそれぞれ挿入される形で接続されている。
【0029】
（第１実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態のモジュールユニット１０ａは、凹部を有する金属ブロックの凹部内にパワー素子内蔵基板の少なくとも一部が位置しているため、放熱性・ノイズ特性および難燃性に優れている。ノイズ特性及び難燃性の観点からは、上述のように、前記金属ブロックの凹部によって前記パワー素子内蔵基板の周囲が覆われているのが好ましい。また、本実施形態のモジュールユニット１０ａは、配線基板、パワー素子内蔵基板および金属ブロックが一体となっているため、ハンドリング性に優れており、さらに、複数モジュールユニットを組合わせることで放熱性・ノイズ特性の厳密な設計を行うことなく、例えば電力変換回路全体の実装設計の自由度を向上させることも可能である。
以上説明したように、本実施形態のモジュールユニット１０ａは、凹部を有する金属ブロックの凹部内にパワー素子内蔵基板の少なくとも一部が位置しているため、放熱性・ノイズ特性および難燃性に優れている。ノイズ特性及び難燃性の観点からは、上述のように、前記金属ブロックの凹部によって前記パワー素子内蔵基板の周囲が覆われているのが好ましい。また、本実施形態のモジュールユニット１０ａは、配線基板、パワー素子内蔵基板および金属ブロックが一体となっているため、ハンドリング性に優れており、さらに、複数モジュールユニットを組合わせることで放熱性・ノイズ特性の厳密な設計を行うことなく、例えば電力変換回路全体の実装設計の自由度を向上させることも可能である。
【0030】
（変形例１）
変形例１として、図８に、前記金属ブロック３ａが前記配線基板１ａの凹部６に嵌合することにより固定されているモジュールユニット１０ｂの一例を示す。図９は、図８のモジュールユニット１０ｂの模式的斜視図である。本変形例においては、前記配線基板１ａの凹部６の表面にグランド電極が露出しており、前記金属ブロック３ａの一部が、凹部６前記グランド電極部分と嵌合している例を示す。このような構成によれば、前記金属ブロック３ａによるノイズ抑制の効果をより向上させることができる。また、前記金属ブロック３ａ、パワー素子内蔵基板２ａおよび配線基板１ａの固定も容易に行うことができる。
変形例１として、図８に、前記金属ブロック３ａが前記配線基板１ａの凹部６に嵌合することにより固定されているモジュールユニット１０ｂの一例を示す。図９は、図８のモジュールユニット１０ｂの模式的斜視図である。本変形例においては、前記配線基板１ａの凹部６の表面にグランド電極が露出しており、前記金属ブロック３ａの一部が、凹部６前記グランド電極部分と嵌合している例を示す。このような構成によれば、前記金属ブロック３ａによるノイズ抑制の効果をより向上させることができる。また、前記金属ブロック３ａ、パワー素子内蔵基板２ａおよび配線基板１ａの固定も容易に行うことができる。
【0031】
（第２実施形態）
図１０は、第２実施形態にかかるモジュールユニット１０ｃを模式的に例示する分解斜視図であり、図１１にモジュールユニット１０ｃの模式的断面図を示す。図１０のモジュールユニット１０ｃは、配線基板１ａ上に、パワー素子内蔵基板２ａおよび前記パワー素子内蔵基板中のパワー素子（トランジスタ等）のスイッチング動作を制御するゲートドライバ７ａが実装されている。前記ゲートドライバ７ａは、配線基板１ａのパワー素子内蔵基板２ａと同じ側に配置されている。なお、前記ゲートドライバ７ａの配線基板１ａへの実装は、公知の方法を用いて行われてよい。本実施形態において、金属ブロック３ａは、それぞれパワー素子内蔵基板２ａおよびゲートドライバ７ａと対向する面に凹部５ａおよび凹部５ｂを有する。この時、前記凹部５ａ内に前記パワー素子内蔵基板２ａの少なくとも一部が位置し、前記凹部５ｂ内に前記ゲートドライバ７ａの少なくとも一部が位置するように、前記金属ブロック３ａの凹部が構成されている。前記金属ブロック３ａの凹部５ａおよび凹部５ｂは、それぞれパワー素子内蔵基板２ａおよびゲートドライバ７ａの積層方向（Ｙ方向）の高さに合わせて異なる深さを有していてよい。なお、凹部５ａと凹部５ｂとの間には金属ブロックと同様の材料からなる中間壁が配置されていてもよい。
図１０は、第２実施形態にかかるモジュールユニット１０ｃを模式的に例示する分解斜視図であり、図１１にモジュールユニット１０ｃの模式的断面図を示す。図１０のモジュールユニット１０ｃは、配線基板１ａ上に、パワー素子内蔵基板２ａおよび前記パワー素子内蔵基板中のパワー素子（トランジスタ等）のスイッチング動作を制御するゲートドライバ７ａが実装されている。前記ゲートドライバ７ａは、配線基板１ａのパワー素子内蔵基板２ａと同じ側に配置されている。なお、前記ゲートドライバ７ａの配線基板１ａへの実装は、公知の方法を用いて行われてよい。本実施形態において、金属ブロック３ａは、それぞれパワー素子内蔵基板２ａおよびゲートドライバ７ａと対向する面に凹部５ａおよび凹部５ｂを有する。この時、前記凹部５ａ内に前記パワー素子内蔵基板２ａの少なくとも一部が位置し、前記凹部５ｂ内に前記ゲートドライバ７ａの少なくとも一部が位置するように、前記金属ブロック３ａの凹部が構成されている。前記金属ブロック３ａの凹部５ａおよび凹部５ｂは、それぞれパワー素子内蔵基板２ａおよびゲートドライバ７ａの積層方向（Ｙ方向）の高さに合わせて異なる深さを有していてよい。なお、凹部５ａと凹部５ｂとの間には金属ブロックと同様の材料からなる中間壁が配置されていてもよい。
【0032】
（第２実施形態の効果）
図１０および図１１のモジュールユニット１０ｃによれば、パワー素子内蔵基板２ａおよびゲートドライバ７ａ間のインダクタンスを低減するとともに、放熱性およびノイズ抑制に優れたモジュールユニットを実現することができる。また、金属ブロックの凹部５ａおよび５ｂ内にパワー素子内蔵基板２ａおよびゲートドライバ７ａの少なくも一部がそれぞれ位置しているため、それぞれで発生した熱を効率的に放熱することができる。また、凹部５ａと凹部５ｂとの間に（金属ブロックと同材料の）中間壁が配置されている場合には、パワー素子内蔵基板とゲートドライバとの間のノイズをより良好に抑制することができる。
図１０および図１１のモジュールユニット１０ｃによれば、パワー素子内蔵基板２ａおよびゲートドライバ７ａ間のインダクタンスを低減するとともに、放熱性およびノイズ抑制に優れたモジュールユニットを実現することができる。また、金属ブロックの凹部５ａおよび５ｂ内にパワー素子内蔵基板２ａおよびゲートドライバ７ａの少なくも一部がそれぞれ位置しているため、それぞれで発生した熱を効率的に放熱することができる。また、凹部５ａと凹部５ｂとの間に（金属ブロックと同材料の）中間壁が配置されている場合には、パワー素子内蔵基板とゲートドライバとの間のノイズをより良好に抑制することができる。
【0033】
（変形例２）
変形例２では、図１２に示されるように、パワー素子内蔵基板２ａが配線基板１ａの第１面側に、ゲートドライバ７ａが配線基板１ａの前記第１面と反対の第２面側に実装されている。図１２はモジュールユニット１０ｄの模式的分解斜視図、図１３はモジュールユニット１０ｄの断面図をそれぞれ示す。このような構成によれば、上記した第２実施形態の効果に加えて、モジュールユニットをさらに小面積化することができ、且つインダクタンスをより低減することもできる。
変形例２では、図１２に示されるように、パワー素子内蔵基板２ａが配線基板１ａの第１面側に、ゲートドライバ７ａが配線基板１ａの前記第１面と反対の第２面側に実装されている。図１２はモジュールユニット１０ｄの模式的分解斜視図、図１３はモジュールユニット１０ｄの断面図をそれぞれ示す。このような構成によれば、上記した第２実施形態の効果に加えて、モジュールユニットをさらに小面積化することができ、且つインダクタンスをより低減することもできる。
【0034】
（第３実施形態）
図１４は、第３実施形態にかかるモジュールユニット１０ｅを例示する模式的断面図である。図１４のモジュールユニット１０ｅは、配線基板１ａの第１面側にパワー素子内蔵基板２ａおよびパワー素子内蔵基板２ｂが実装されており、前記パワー素子内蔵基板２ａおよび２ｂ上に金属ブロック３ａが配置されている。前記金属ブロック３ａは、前記パワー素子内蔵基板２ａ、２ｂに対向する面側に凹部を有しており、当該凹部５ａ内に前記パワー素子内蔵基板２ａおよび２ｂの少なくとも一部が位置している。なお、本実施形態においては、前記パワー素子内蔵基板２ａは、図４のトランジスタ１０１ａおよびダイオード１０２ａが内蔵しており、前記パワー素子内蔵基板２ｂは、図４のトランジスタ１０１ｂおよびダイオード１０２ｂを内蔵している。本開示においては、例えば、図４のトランジスタ１０１ａ、１０１ｂ、ダイオード１０２ａおよび１０２ｂが１つのユニットとしてパワー素子内蔵基板２ａおよびパワー素子内蔵基板２ｂにそれぞれ内蔵されていてもよい。
図１４は、第３実施形態にかかるモジュールユニット１０ｅを例示する模式的断面図である。図１４のモジュールユニット１０ｅは、配線基板１ａの第１面側にパワー素子内蔵基板２ａおよびパワー素子内蔵基板２ｂが実装されており、前記パワー素子内蔵基板２ａおよび２ｂ上に金属ブロック３ａが配置されている。前記金属ブロック３ａは、前記パワー素子内蔵基板２ａ、２ｂに対向する面側に凹部を有しており、当該凹部５ａ内に前記パワー素子内蔵基板２ａおよび２ｂの少なくとも一部が位置している。なお、本実施形態においては、前記パワー素子内蔵基板２ａは、図４のトランジスタ１０１ａおよびダイオード１０２ａが内蔵しており、前記パワー素子内蔵基板２ｂは、図４のトランジスタ１０１ｂおよびダイオード１０２ｂを内蔵している。本開示においては、例えば、図４のトランジスタ１０１ａ、１０１ｂ、ダイオード１０２ａおよび１０２ｂが１つのユニットとしてパワー素子内蔵基板２ａおよびパワー素子内蔵基板２ｂにそれぞれ内蔵されていてもよい。
【0035】
（第３実施形態の効果）
図１４のモジュールユニット１０ｅによれば、必要な電流値を満たす構造を容易に実現しつつ、一部のパワー素子内蔵基板が破損した場合に部分的に回路から切り離し、他の基板で性能を維持する並列化の機能を実現できる。
図１４のモジュールユニット１０ｅによれば、必要な電流値を満たす構造を容易に実現しつつ、一部のパワー素子内蔵基板が破損した場合に部分的に回路から切り離し、他の基板で性能を維持する並列化の機能を実現できる。
【0036】
（第４実施形態）
図１５は、第４実施形態にかかるモジュールユニット１０ｆを例示する模式的断面図である。図１５のモジュールユニット１０ｆは、配線基板１ａ上に受動部品１２が実装されている点で、図１および図２などに示される第１実施形態にかかるモジュールユニット１０ａと異なる。前記受動部品１２としては、例えば、コンデンサ、インダクタおよび抵抗が挙げられる。前記受動部品１２の実装は、例えば、はんだ付け、ワイヤボンディング等の公知の方法によって行われる。なお、本実施形態においては、前記受動部品１２とパワー素子内蔵基板とを接続する配線（図示しない）が金属ブロック３ａによって覆われていてもよい。
図１５は、第４実施形態にかかるモジュールユニット１０ｆを例示する模式的断面図である。図１５のモジュールユニット１０ｆは、配線基板１ａ上に受動部品１２が実装されている点で、図１および図２などに示される第１実施形態にかかるモジュールユニット１０ａと異なる。前記受動部品１２としては、例えば、コンデンサ、インダクタおよび抵抗が挙げられる。前記受動部品１２の実装は、例えば、はんだ付け、ワイヤボンディング等の公知の方法によって行われる。なお、本実施形態においては、前記受動部品１２とパワー素子内蔵基板とを接続する配線（図示しない）が金属ブロック３ａによって覆われていてもよい。
【0037】
（第４実施形態の効果）
図１５のモジュールユニット１０ｆによれば、パワー素子内蔵基板と受動部品とをセットで設計することができ、システム全体の設計の自由度をより向上させることができる。また、受動部品１２とパワー素子内蔵基板（または配線基板１ａ）とを接続する配線が金属ブロック３ａによって覆われている構造によれば、より良好にノイズを抑制することができる。
図１５のモジュールユニット１０ｆによれば、パワー素子内蔵基板と受動部品とをセットで設計することができ、システム全体の設計の自由度をより向上させることができる。また、受動部品１２とパワー素子内蔵基板（または配線基板１ａ）とを接続する配線が金属ブロック３ａによって覆われている構造によれば、より良好にノイズを抑制することができる。
【0038】
（変形例３）
図１６は、変形例３にかかるモジュールユニット１０ｇを例示する模式的断面図である。図１６のモジュールユニット１０ｇでは、配線基板のパワー素子内蔵基板２ａと反対側の面に、放熱部材３ｂが配置されていることを特徴とする。図１６のモジュールユニット１０ｇによれば、モジュールユニット１０ａの両面側に放熱部材（金属ブロック）が配置されているため、より放熱性に優れた構成とすることができる。また、裏面側にも放熱部材が配置されているため、それぞれの放熱部材（金属ブロック）をより小型化することができる。
図１６は、変形例３にかかるモジュールユニット１０ｇを例示する模式的断面図である。図１６のモジュールユニット１０ｇでは、配線基板のパワー素子内蔵基板２ａと反対側の面に、放熱部材３ｂが配置されていることを特徴とする。図１６のモジュールユニット１０ｇによれば、モジュールユニット１０ａの両面側に放熱部材（金属ブロック）が配置されているため、より放熱性に優れた構成とすることができる。また、裏面側にも放熱部材が配置されているため、それぞれの放熱部材（金属ブロック）をより小型化することができる。
【0039】
（変形例４）
図１７は、変形例４にかかるモジュールユニット１０ｈを例示する模式的断面図である。本開示の変形例４にかかるモジュールユニット１０ｈは、パワー素子内蔵基板３ａにて発生する熱を放熱するための金属ブロック３ａ上に、さらに冷却器（放熱フィン）３ｃが配置されている。冷却器（放熱フィン）３ｃの構成材料は、金属ブロックと同様であってもよいし、異なる材料が用いられていてもよい。また、本変形例では金属ブロック３ａに冷却器が接続されている例を示したが、本開示の目的を阻害しない限り、冷却器の構成は特に限定されない。例えば、金属ブロック３ａが、モジュールユニット１０ａが実装される筐体に接続される構成であってもよい。また、冷却器（放熱フィン）３ｃは、放熱部材３ｂ側に接続されていてもよい。なお、本変形例においては、モジュールユニット１０の両側に放熱部材３ａおよび３ｂがそれぞれ配置されているので、冷却器（放熱フィン）３ｃをより小型化することができる。
図１７は、変形例４にかかるモジュールユニット１０ｈを例示する模式的断面図である。本開示の変形例４にかかるモジュールユニット１０ｈは、パワー素子内蔵基板３ａにて発生する熱を放熱するための金属ブロック３ａ上に、さらに冷却器（放熱フィン）３ｃが配置されている。冷却器（放熱フィン）３ｃの構成材料は、金属ブロックと同様であってもよいし、異なる材料が用いられていてもよい。また、本変形例では金属ブロック３ａに冷却器が接続されている例を示したが、本開示の目的を阻害しない限り、冷却器の構成は特に限定されない。例えば、金属ブロック３ａが、モジュールユニット１０ａが実装される筐体に接続される構成であってもよい。また、冷却器（放熱フィン）３ｃは、放熱部材３ｂ側に接続されていてもよい。なお、本変形例においては、モジュールユニット１０の両側に放熱部材３ａおよび３ｂがそれぞれ配置されているので、冷却器（放熱フィン）３ｃをより小型化することができる。
【0040】
（変形例５）
変形例５として、本開示のモジュールユニットａにおける配線ピンの一例を説明する。図２２および図２３は、変形例５にかかるモジュールユニット１０ａを模式的に示す上面図および断面図である。図２３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ図２２におけるＡ－Ａ断面、Ｂ－Ｂ断面、Ｃ－Ｃ断面、Ｄ－Ｄ断面を示す。図２２および図２３に示すように、モジュールユニット１０ａのパワー素子内蔵基板と電源、他の部品、配線基板および／または実装基板とを接続するための入力ピン３２ａ、出力ピン３２ｂ、およびＧＮＤピン３２ｃと、配線基板上の他の部品や配線基板とその他部品等とを接続するための電源ピン３１ａおよび信号ピン３１ｂとが、配線基板１ａを貫通する形で配置されている。本開示においては、入力ピン３２ａ、出力ピン３２ｂおよびＧＮＤピン３２ｃは、図示しない配線パターン等を用いて、パワー素子内蔵基板２ａ上の対応する電極パッド（信号パッド、電源パッド等）と電気的に接続されている。本開示においては、入力ピン３２ａ、出力ピン３２ｂおよびＧＮＤピン３２ｃが、平面視（上面視）でパワー素子内蔵基板の外周よりも外側で且つ外周近傍に位置しているのが好ましい。
変形例５として、本開示のモジュールユニットａにおける配線ピンの一例を説明する。図２２および図２３は、変形例５にかかるモジュールユニット１０ａを模式的に示す上面図および断面図である。図２３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ図２２におけるＡ－Ａ断面、Ｂ－Ｂ断面、Ｃ－Ｃ断面、Ｄ－Ｄ断面を示す。図２２および図２３に示すように、モジュールユニット１０ａのパワー素子内蔵基板と電源、他の部品、配線基板および／または実装基板とを接続するための入力ピン３２ａ、出力ピン３２ｂ、およびＧＮＤピン３２ｃと、配線基板上の他の部品や配線基板とその他部品等とを接続するための電源ピン３１ａおよび信号ピン３１ｂとが、配線基板１ａを貫通する形で配置されている。本開示においては、入力ピン３２ａ、出力ピン３２ｂおよびＧＮＤピン３２ｃは、図示しない配線パターン等を用いて、パワー素子内蔵基板２ａ上の対応する電極パッド（信号パッド、電源パッド等）と電気的に接続されている。本開示においては、入力ピン３２ａ、出力ピン３２ｂおよびＧＮＤピン３２ｃが、平面視（上面視）でパワー素子内蔵基板の外周よりも外側で且つ外周近傍に位置しているのが好ましい。
【0041】
図２４は、図２２および図２３のモジュールユニット１０ａが実装基板１１上に実装された例を模式的に示す分解斜視図である。図２４に示されるように、モジュールユニット１０ａは、各電極ピン（入力ピン３２ａ、出力ピン３２ｂ、ＧＮＤピン３２ｃ、信号ピン３２ａ、電源ピン３２ｂ）が実装基板に挿入される形で実装されてよい。この場合、実装基板１１上には、（図示しないが）各ピンに対応した孔が形成されていてよい。
【0042】
図２７は、変形例６にかかるモジュールユニット１０ｊを例示する模式的断面図である。図２７のモジュールユニット１０ｊでは、配線基板のパワー素子内蔵基板２ａと反対側の面に、放熱部材３ｂおよびパワー素子内蔵基板２ａ内のパワー素子を制御するためのゲートドライバ７ａが配置されている。図２７のモジュールユニット１０ｊによれば、モジュールユニット１０ｊの両面側に放熱部材（金属ブロック）が配置されているため、より放熱性に優れた構成とすることができる。また、裏面側にも放熱部材が配置されているため、それぞれの放熱部材（金属ブロック）をより小型化することができる。さらに、図２７のモジュールユニット１０ｊによれば、裏面側にゲートドライバ７ａが配置されているため、基板の面積を最小化しつつインダクタンスをより低減することができる。また、本開示においては、図２７のモジュールユニット１０ｊのように、パワー素子内蔵基板２ａとゲートドライバ７ａとが平面視で（Ｙ方向からみて）重ならない位置に配置されていてもよい。このように配置することにより、パワー素子内蔵基板２ａから発生する熱によるゲートドライバ７ａへの影響をより良好に低減することができる。なお、本開示においては、パワー素子内蔵基板２ａおよびゲートドライバ７ａが、平面視で（Ｙ方向からみて）一部重なっていてもよい。平面視で重なる割合が少なければ（例えば、平面視でパワー素子内蔵基板の面積の５０％以下、好ましくは３０％以下）、熱の影響を低減することができる。
【0043】
上述した本発明の実施形態に係るモジュールユニットは、上記した機能を発揮させるべく、インバータやコンバータなどの電力変換装置に適用することができる。図１８は、本発明の実施形態に係る半導体装置を用いた制御システムの一例を示すブロック構成図、図１９は同制御システムの回路図であり、特に電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）への搭載に適した制御システムである。
【0044】
図１８に示すように、制御システム５００はバッテリー（電源）５０１、昇圧コンバータ５０２、降圧コンバータ５０３、インバータ５０４、モータ（駆動対象）５０５、駆動制御部５０６を有し、これらは電気自動車に搭載されてなる。バッテリー５０１は例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの蓄電池からなり、給電ステーションでの充電あるいは減速時の回生エネルギーなどにより電力を貯蔵するとともに、電気自動車の走行系や電装系の動作に必要となる直流電圧を出力することができる。昇圧コンバータ５０２は例えばチョッパ回路を搭載した電圧変換装置であり、バッテリー５０１から供給される例えば２００Ｖの直流電圧を、チョッパ回路のスイッチング動作により例えば６５０Ｖに昇圧して、モータなどの走行系に出力することができる。降圧コンバータ５０３も同様にチョッパ回路を搭載した電圧変換装置であるが、バッテリー５０１から供給される例えば２００Ｖの直流電圧を、例えば１２Ｖ程度に降圧することで、パワーウインドーやパワーステアリング、あるいは車載の電気機器などを含む電装系に出力することができる。
【0045】
インバータ５０４は、昇圧コンバータ５０２から供給される直流電圧をスイッチング動作により三相の交流電圧に変換してモータ５０５に出力する。モータ５０５は電気自動車の走行系を構成する三相交流モータであり、インバータ５０４から出力される三相の交流電圧によって回転駆動され、その回転駆動力を図示しないトランスミッション等を介して電気自動車の車輪に伝達する。
【0046】
一方、図示しない各種センサを用いて、走行中の電気自動車から車輪の回転数やトルク、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル量）などの実測値が計測され、これらの計測信号が駆動制御部５０６に入力される。また同時に、インバータ５０４の出力電圧値も駆動制御部５０６に入力される。駆動制御部５０６はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算部やメモリなどのデータ保存部を備えたコントローラの機能を有するもので、入力された計測信号を用いて制御信号を生成してインバータ５０４にフィードバック信号として出力することで、スイッチング素子によるスイッチング動作を制御する。これによって、インバータ５０４がモータ５０５に与える交流電圧が瞬時に補正されることで、電気自動車の運転制御を正確に実行させることができ、電気自動車の安全・快適な動作が実現する。なお、駆動制御部５０６からのフィードバック信号を昇圧コンバータ５０２に与えることで、インバータ５０４への出力電圧を制御することも可能である。
【0047】
図１９は、図１８における降圧コンバータ５０３を除いた回路構成、すなわちモータ５０５を駆動するための構成のみを示した回路構成である。同図に示されるように、本発明の実施形態に係るモジュールユニットは、例えばショットキーバリアダイオードとして昇圧コンバータ５０２およびインバータ５０４に採用されることでスイッチング制御に供される。昇圧コンバータ５０２においてはチョッパ回路に組み込まれてチョッパ制御を行い、またインバータ５０４においてはＩＧＢＴを含むスイッチング回路に組み込まれてスイッチング制御を行う。なお、バッテリー５０１の出力にインダクタ（コイルなど）を介在させることで電流の安定化を図り、またバッテリー５０１、昇圧コンバータ５０２、インバータ５０４のそれぞれの間にキャパシタ（電解コンデンサなど）を介在させることで電圧の安定化を図っている。
【0048】
また、図１９中に点線で示すように、駆動制御部５０６内にはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）からなる演算部５０７と不揮発性メモリからなる記憶部５０８が設けられている。駆動制御部５０６に入力された信号は演算部５０７に与えられ、プログラムされた演算を必要に応じて行うことで各半導体素子に対するフィードバック信号を生成する。また記憶部５０８は、演算部５０７による演算結果を一時的に保持したり、駆動制御に必要な物理定数や関数などをテーブルの形で蓄積して演算部５０７に適宜出力する。演算部５０７や記憶部５０８は公知の構成を採用することができ、その処理能力等も任意に選定できる。
【0049】
図１８や図１９に示されるように、制御システム５００においては、昇圧コンバータ５０２、降圧コンバータ５０３、インバータ５０４のスイッチング動作にはダイオードやスイッチング素子であるサイリスタ、パワートランジスタ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等が用いられる。これらの半導体素子に酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、特にコランダム型酸化ガリウム（α－Ｇａ２Ｏ３）をその材料として用いることでスイッチング特性が大幅に向上する。さらに、本発明の実施形態に係るモジュールユニットを適用することで、極めて良好なスイッチング特性が期待できるとともに、制御システム５００の一層の小型化やコスト低減が実現可能となる。すなわち、昇圧コンバータ５０２、降圧コンバータ５０３、インバータ５０４のそれぞれが本発明による効果を期待できるものとなり、これらのいずれか一つ、もしくは任意の二つ以上の組合せ、あるいは駆動制御部５０６も含めた形態のいずれにおいても本発明の効果を期待することができる。
【0050】
なお、上述の制御システム５００は本発明の実施形態に係るモジュールユニットを電気自動車の制御システムに適用できるだけではなく、直流電源からの電力を昇圧・降圧したり、直流から交流へ電力変換するといったあらゆる用途の制御システムに適用することが可能である。また、バッテリーとして太陽電池などの電源を用いることも可能である。
【0051】
図２０、本発明の実施形態に係るモジュールユニットを採用した制御システムの他の例を示すブロック構成図、図２１は同制御システムの回路図であり、交流電源からの電力で動作するインフラ機器や家電機器等への搭載に適した制御システムである。
【0052】
図２０に示すように、制御システム６００は、外部の例えば三相交流電源（電源）６０１から供給される電力を入力するもので、ＡＣ／ＤＣコンバータ６０２、インバータ６０４、モータ（駆動対）６０５、駆動制御部６０６を有し、これらは様々な機器（後述する）に搭載することができる。三相交流電源６０１は、例えば電力会社の発電施設（火力発電所、水力発電所、地熱発電所、原子力発電所など）であり、その出力は変電所を介して降圧されながら交流電圧として供給される。また、例えば自家発電機等の形態でビル内や近隣施設内に設置されて電力ケーブルで供給される。ＡＣ／ＤＣコンバータ６０２は交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換装置であり、三相交流電源６０１から供給される１００Ｖや２００Ｖの交流電圧を所定の直流電圧に変換する。具体的には、電圧変換により３．３Ｖや５Ｖ、あるいは１２Ｖといった、一般的に用いられる所望の直流電圧に変換される。駆動対象がモータである場合には１２Ｖへの変換が行われる。なお、三相交流電源に代えて単相交流電源を採用することも可能であり、その場合にはＡＣ／ＤＣコンバータを単相入力のものとすれば同様のシステム構成とすることができる。
【0053】
インバータ６０４は、ＡＣ／ＤＣコンバータ６０２から供給される直流電圧をスイッチング動作により三相の交流電圧に変換してモータ６０５に出力する。モータ６０４は、制御対象によりその形態が異なるが、制御対象が電車の場合には車輪を、工場設備の場合にはポンプや各種動力源を、家電機器の場合にはコンプレッサなどを駆動するための三相交流モータであり、インバータ６０４から出力される三相の交流電圧によって回転駆動され、その回転駆動力を図示しない駆動対象に伝達する。
【0054】
なお、例えば家電機器においてはＡＣ／ＤＣコンバータ６０２から出力される直流電圧をそのまま供給することが可能な駆動対象も多く（例えばパソコン、ＬＥＤ照明機器、映像機器、音響機器など）、その場合には制御システム６００にインバータ６０４は不要となり、図２０中に示すように、ＡＣ／ＤＣコンバータ６０２から駆動対象に直流電圧を供給する。この場合、例えばパソコンなどには３．３Ｖの直流電圧が、ＬＥＤ照明機器などには５Ｖの直流電圧が供給される。
【0055】
一方、図示しない各種センサを用いて、駆動対象の回転数やトルク、あるいは駆動対象の周辺環境の温度や流量などといった実測値が計測され、これらの計測信号が駆動制御部６０６に入力される。また同時に、インバータ６０４の出力電圧値も駆動制御部６０６に入力される。これらの計測信号をもとに、駆動制御部６０６はインバータ６０４にフィードバック信号を与え、スイッチング素子によるスイッチング動作を制御する。これによって、インバータ６０４がモータ６０５に与える交流電圧が瞬時に補正されることで、駆動対象の運転制御を正確に実行させることができ、駆動対象の安定した動作が実現する。また、上述のように、駆動対象が直流電圧で駆動可能な場合には、インバータへのフィードバックに代えてＡＣ／ＤＣコンバータ６０２をフィードバック制御することも可能である。
【0056】
図２１は、図２０の回路構成を示したものである。同図に示されるように、本発明の実施形態に係る半導体装置は、例えばショットキーバリアダイオードとしてＡＣ／ＤＣコンバータ６０２およびインバータ６０４に採用されることでスイッチング制御に供される。ＡＣ／ＤＣコンバータ６０２は、例えばショットキーバリアダイオードをブリッジ状に回路構成したものが用いられ、入力電圧の負電圧分を正電圧に変換整流することで直流変換を行う。またインバータ６０４においてはＩＧＢＴにおけるスイッチング回路に組み込まれてスイッチング制御を行う。なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ６０２とインバータ６０４の間にキャパシタ（電解コンデンサなど）を介在させることで電圧の安定化を図っている。
【0057】
また、図２１中に点線で示すように、駆動制御部６０６内にはＣＰＵからなる演算部６０７と不揮発性メモリからなる記憶部６０８が設けられている。駆動制御部６０６に入力された信号は演算部６０７に与えられ、プログラムされた演算を必要に応じて行うことで各半導体素子に対するフィードバック信号を生成する。また記憶部６０８は、演算部６０７による演算結果を一時的に保持したり、駆動制御に必要な物理定数や関数などをテーブルの形で蓄積して演算部６０７に適宜出力する。演算部６０７や記憶部６０８は公知の構成を採用することができ、その処理能力等も任意に選定できる。
【0058】
このような制御システム６００においても、図１８や図１９に示した制御システム５００と同様に、ＡＣ／ＤＣコンバータ６０２やインバータ６０４の整流動作やスイッチング動作にはダイオードやスイッチング素子であるサイリスタ、パワートランジスタ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等が用いられる。これら半導体素子に酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、特にコランダム型酸化ガリウム（α－Ｇａ２Ｏ３）をその材料として用いることでスイッチング特性が向上する。さらに、本発明の実施形態に係るモジュールユニットを適用することで、極めて良好なスイッチング特性が期待できるとともに、制御システム６００の一層の小型化やコスト低減が実現可能となる。すなわち、ＡＣ／ＤＣコンバータ６０２、インバータ６０４のそれぞれが本発明による効果を期待できるものとなり、これらのいずれか一つ、もしくは組合せ、あるいは駆動制御部６０６も含めた形態のいずれにおいても本発明の効果を期待することができる。
【0059】
なお、図２０および図２１では駆動対象としてモータ６０５を例示したが、駆動対象は必ずしも機械的に動作するものに限られず、交流電圧を必要とする多くの機器を対象とすることができる。制御システム６００においては、交流電源から電力を入力して駆動対象を駆動する限りにおいては適用が可能であり、インフラ機器（例えばビルや工場等の電力設備、通信設備、交通管制機器、上下水処理設備、システム機器、省力機器、電車など）や家電機器（例えば、冷蔵庫、洗濯機、パソコン、ＬＥＤ照明機器、映像機器、音響機器など）といった機器を対象とした駆動制御のために搭載することができる。
【0060】
［付記］
以上のように、本実施形態は以下のような開示を含む。
（付記１）
配線基板と、該配線基板上に実装されているパワー素子内蔵基板と、前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板が実装されている側に配置され、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部を覆う金属ブロックとを備え、前記金属ブロックが、前記パワー素子内蔵基板に対向する側に凹部を有し、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部が前記凹部内に位置しているモジュールユニット。
（付記２）
前記凹部によって前記パワー素子内蔵基板の周囲が覆われている付記１記載のモジュールユニット。
（付記３）
前記凹部の深さが５ｍｍ以下である付記１または２に記載のモジュールユニット。
（付記４）
前記パワー素子内蔵基板は、配線層と、保持層と、前記配線層と前記保持層との間に位置する絶縁層と、パワー素子とを備え、前記パワー素子が前記絶縁層に埋め込まれている付記１～３のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記５）
前記パワー素子は、電力変換回路の一部を構成するものである付記１～４のいずれか記載のモジュールユニット。
（付記６）
さらにゲートドライバが前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板と同じ側に実装されており、前記ゲートドライバの少なくとも一部が前記凹部内に位置している付記１～５のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記７）
さらにゲートドライバが前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板とは反対側の面に実装されている付記１～６のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記８）
さらに他のパワー素子内蔵基板を備え、該他のパワー素子内蔵基板が前記部品内蔵基板の前記埋込パワーモジュールと同じ側に実装されている付記１～７のいずれか記載のモジュールユニット。
（付記９）
前記金属ブロックが、前記パワー素子内蔵基板に対向する側に他の凹部を有しており、前記他のパワー素子内蔵基板の少なくとも一部が、前記他の凹部内に位置している付記１～８のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記１０）
前記金属ブロックが、電力変換回路のグランド電位と同電位である付記１～９のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記１１）
前記金属ブロックが、前記配線基板のグランド電極と直接接触している付記１～９のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記１２）
前記金属ブロックと前記パワー素子内蔵基板との間に絶縁部材が設けられている付記１～１１のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記１３）
前記パワー素子内蔵基板の前記金属ブロック側の最表面がグランド電位になっており、前記最表面と金属ブロックとが直接接触している付記１～１２のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記１４）
前記金属ブロックが、冷却器と接続されている付記１～１３のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記１５）
前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板が実装された面と反対側の面に、放熱部材が配置されている付記１～１４のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記１６）
モジュールユニットと実装基板とを備え、前記実装基板上に前記モジュールユニットが立設されているシステム基板であって、前記モジュールユニットが、付記１～１５のいずれかに記載のモジュールユニットである電子装置。
以上のように、本実施形態は以下のような開示を含む。
（付記１）
配線基板と、該配線基板上に実装されているパワー素子内蔵基板と、前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板が実装されている側に配置され、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部を覆う金属ブロックとを備え、前記金属ブロックが、前記パワー素子内蔵基板に対向する側に凹部を有し、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部が前記凹部内に位置しているモジュールユニット。
（付記２）
前記凹部によって前記パワー素子内蔵基板の周囲が覆われている付記１記載のモジュールユニット。
（付記３）
前記凹部の深さが５ｍｍ以下である付記１または２に記載のモジュールユニット。
（付記４）
前記パワー素子内蔵基板は、配線層と、保持層と、前記配線層と前記保持層との間に位置する絶縁層と、パワー素子とを備え、前記パワー素子が前記絶縁層に埋め込まれている付記１～３のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記５）
前記パワー素子は、電力変換回路の一部を構成するものである付記１～４のいずれか記載のモジュールユニット。
（付記６）
さらにゲートドライバが前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板と同じ側に実装されており、前記ゲートドライバの少なくとも一部が前記凹部内に位置している付記１～５のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記７）
さらにゲートドライバが前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板とは反対側の面に実装されている付記１～６のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記８）
さらに他のパワー素子内蔵基板を備え、該他のパワー素子内蔵基板が前記部品内蔵基板の前記埋込パワーモジュールと同じ側に実装されている付記１～７のいずれか記載のモジュールユニット。
（付記９）
前記金属ブロックが、前記パワー素子内蔵基板に対向する側に他の凹部を有しており、前記他のパワー素子内蔵基板の少なくとも一部が、前記他の凹部内に位置している付記１～８のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記１０）
前記金属ブロックが、電力変換回路のグランド電位と同電位である付記１～９のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記１１）
前記金属ブロックが、前記配線基板のグランド電極と直接接触している付記１～９のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記１２）
前記金属ブロックと前記パワー素子内蔵基板との間に絶縁部材が設けられている付記１～１１のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記１３）
前記パワー素子内蔵基板の前記金属ブロック側の最表面がグランド電位になっており、前記最表面と金属ブロックとが直接接触している付記１～１２のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記１４）
前記金属ブロックが、冷却器と接続されている付記１～１３のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記１５）
前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板が実装された面と反対側の面に、放熱部材が配置されている付記１～１４のいずれかに記載のモジュールユニット。
（付記１６）
モジュールユニットと実装基板とを備え、前記実装基板上に前記モジュールユニットが立設されているシステム基板であって、前記モジュールユニットが、付記１～１５のいずれかに記載のモジュールユニットである電子装置。
【0061】
なお、上述した本発明に係る複数の実施形態の一部または全部を組合わせたり、一部の構成要素を他の実施形態に適用することももちろん可能であり、そのようなものも本発明の実施形態に属する。
【符号の説明】
【0062】
１ａ、１ｂ 配線基板
２ａ、２ｂ パワー素子内蔵基板
３ａ、３ｂ 金属ブロック（放熱部材）
３ｃ 冷却器（放熱フィン）
４ａ、４ｂ 絶縁部材
５ａ、５ｂ 凹部
６ グランド電極
７ａ、７ｂ ゲートドライバ
８ａ 電極ピン
８ｂ ホール
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ モジュールユニット
１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ モジュールユニット
１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ モジュールユニット
１０ｊ モジュールユニット
１１ 実装基板
１２ 受動部品
１４ａ 樹脂部
１４ｂ ピン部
１４ｃ ピン部
３１ａ 電源ピン
３１ｂ 信号ピン
３２ａ 入力ピン
３２ｂ 出力ピン
３２ｃ ＧＮＤピン
１０１ａ、１０１ｂ トランジスタ
１０２ａ、１０２ｂ ダイオード
１１１ 第１の配線層（上部配線層）
１１２ 保持層（第２の配線層／下部配線層）
１１５ 絶縁体
１１７ 導電ビア
１１８ 基材
１１９ａ 絶縁保護層
１１９ｂ 絶縁保護層
１２０ スルーホール
１１１ａ 接着層（導電性接着層）
１１１ｂ 接着層（導電性接着層）
５００ 制御システム
５０１ バッテリー（電源）
５０２ 昇圧コンバータ
５０３ 降圧コンバータ
５０４ インバータ
５０５ モータ（駆動対象）
５０６ 駆動制御部
５０７ 演算部
５０８ 記憶部
６００ 制御システム
６０１ 三相交流電源（電源）
６０２ ＡＣ／ＤＣコンバータ
６０４ インバータ
６０５ モータ（駆動対象）
６０６ 駆動制御部
６０７ 演算部
６０８ 記憶部
２ａ、２ｂ パワー素子内蔵基板
３ａ、３ｂ 金属ブロック（放熱部材）
３ｃ 冷却器（放熱フィン）
４ａ、４ｂ 絶縁部材
５ａ、５ｂ 凹部
６ グランド電極
７ａ、７ｂ ゲートドライバ
８ａ 電極ピン
８ｂ ホール
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ モジュールユニット
１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ モジュールユニット
１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ モジュールユニット
１０ｊ モジュールユニット
１１ 実装基板
１２ 受動部品
１４ａ 樹脂部
１４ｂ ピン部
１４ｃ ピン部
３１ａ 電源ピン
３１ｂ 信号ピン
３２ａ 入力ピン
３２ｂ 出力ピン
３２ｃ ＧＮＤピン
１０１ａ、１０１ｂ トランジスタ
１０２ａ、１０２ｂ ダイオード
１１１ 第１の配線層（上部配線層）
１１２ 保持層（第２の配線層／下部配線層）
１１５ 絶縁体
１１７ 導電ビア
１１８ 基材
１１９ａ 絶縁保護層
１１９ｂ 絶縁保護層
１２０ スルーホール
１１１ａ 接着層（導電性接着層）
１１１ｂ 接着層（導電性接着層）
５００ 制御システム
５０１ バッテリー（電源）
５０２ 昇圧コンバータ
５０３ 降圧コンバータ
５０４ インバータ
５０５ モータ（駆動対象）
５０６ 駆動制御部
５０７ 演算部
５０８ 記憶部
６００ 制御システム
６０１ 三相交流電源（電源）
６０２ ＡＣ／ＤＣコンバータ
６０４ インバータ
６０５ モータ（駆動対象）
６０６ 駆動制御部
６０７ 演算部
６０８ 記憶部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【手続補正書】
【提出日】2023-11-30
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
配線基板と、該配線基板上に実装されているパワー素子内蔵基板と、前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板が実装されている側に配置され、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部を覆う金属ブロックとを備え、前記金属ブロックが、前記パワー素子内蔵基板に対向する側に凹部を有し、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部が前記凹部内に位置しているモジュールユニット。
【請求項2】
前記凹部によって前記パワー素子内蔵基板の周囲が覆われている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項3】
前記凹部の深さが５ｍｍ以下である請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項4】
前記パワー素子内蔵基板は、配線層と、保持層と、前記配線層と前記保持層との間に位置する絶縁層と、パワー素子とを備え、前記パワー素子が前記絶縁層に埋め込まれている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項5】
前記パワー素子は、電力変換回路の一部を構成するものである請求項４記載のモジュールユニット。
【請求項6】
さらにゲートドライバが前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板と同じ側に実装されており、前記ゲートドライバの少なくとも一部が前記凹部内に位置している請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項7】
さらにゲートドライバが前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板とは反対側の面に実装されている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項8】
さらに他のパワー素子内蔵基板を備え、該他のパワー素子内蔵基板が前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板と同じ側に実装されている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項9】
前記金属ブロックが、前記パワー素子内蔵基板に対向する側に他の凹部を有しており、前記他のパワー素子内蔵基板の少なくとも一部が、前記他の凹部内に位置している請求項８記載のモジュールユニット。
【請求項10】
前記金属ブロックが、電力変換回路のグランド電位と同電位である請求項５記載のモジュールユニット。
【請求項11】
前記金属ブロックが、前記配線基板のグランド電極と直接接触している請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項12】
前記金属ブロックと前記パワー素子内蔵基板との間に絶縁部材が設けられている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項13】
前記パワー素子内蔵基板の前記金属ブロック側の最表面がグランド電位になっており、前記最表面と金属ブロックとが直接接触している請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項14】
前記金属ブロックが、冷却器と接続されている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項15】
前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板が実装された面と反対側の面に、放熱部材が配置されている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項16】
モジュールユニットと実装基板とを備え、前記実装基板上に前記モジュールユニットが立設されているシステム基板であって、前記モジュールユニットが、請求項１記載のモジュールユニットである電子装置。
【手続補正書】
【提出日】2024-04-30
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
配線基板と、該配線基板上に実装されているパワー素子内蔵基板と、前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板が実装されている側に配置され、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部を覆う金属ブロックとを備え、
前記パワー素子内蔵基板は、配線層と、保持層と、前記配線層と前記保持層との間に位置する絶縁層と、パワー素子とを備え、前記パワー素子が前記絶縁層に埋め込まれており、
前記金属ブロックが、前記パワー素子内蔵基板に対向する側に凹部を有し、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部が前記凹部内に位置しているモジュールユニット。
前記パワー素子内蔵基板は、配線層と、保持層と、前記配線層と前記保持層との間に位置する絶縁層と、パワー素子とを備え、前記パワー素子が前記絶縁層に埋め込まれており、
前記金属ブロックが、前記パワー素子内蔵基板に対向する側に凹部を有し、前記パワー素子内蔵基板の少なくとも一部が前記凹部内に位置しているモジュールユニット。
【請求項2】
前記凹部によって前記パワー素子内蔵基板の周囲が覆われている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項3】
前記凹部の深さが５ｍｍ以下である請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項4】
前記パワー素子は、電力変換回路の一部を構成するものである請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項5】
さらにゲートドライバが前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板と同じ側に実装されており、前記ゲートドライバの少なくとも一部が前記凹部内に位置している請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項6】
さらにゲートドライバが前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板とは反対側の面に実装されている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項7】
さらに他のパワー素子内蔵基板を備え、該他のパワー素子内蔵基板が前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板と同じ側に実装されている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項8】
前記金属ブロックが、前記パワー素子内蔵基板に対向する側に他の凹部を有しており、前記他のパワー素子内蔵基板の少なくとも一部が、前記他の凹部内に位置している請求項７記載のモジュールユニット。
【請求項9】
前記金属ブロックが、電力変換回路のグランド電位と同電位である請求項４記載のモジュールユニット。
【請求項10】
前記金属ブロックが、前記配線基板のグランド電極と直接接触している請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項11】
前記金属ブロックと前記パワー素子内蔵基板との間に絶縁部材が設けられている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項12】
前記パワー素子内蔵基板の前記金属ブロック側の最表面がグランド電位になっており、前記最表面と金属ブロックとが直接接触している請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項13】
前記金属ブロックが、冷却器と接続されている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項14】
前記配線基板の前記パワー素子内蔵基板が実装された面と反対側の面に、放熱部材が配置されている請求項１記載のモジュールユニット。
【請求項15】
モジュールユニットと実装基板とを備え、前記実装基板上に前記モジュールユニットが立設されているシステム基板であって、前記モジュールユニットが、請求項１記載のモジュールユニットである電子装置。