特許 7530364 制御モジュールおよび半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-30

(45)【発行日】2024-08-07

(54)【発明の名称】制御モジュールおよび半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 25/07 20060101AFI20240731BHJP

   H01L 25/18 20230101ALI20240731BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20240731BHJP

   H02M 3/155 20060101ALI20240731BHJP

【ＦＩ】

H01L25/04 C

H02M7/48 Z

H02M3/155 Y

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2021540741

(86)(22)【出願日】2020-08-11

(86)【国際出願番号】 JP2020030611

(87)【国際公開番号】W WO2021033600

(87)【国際公開日】2021-02-25

【審査請求日】2023-06-02

(31)【優先権主張番号】P 2019151092

(32)【優先日】2019-08-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(72)【発明者】

【氏名】柴田 幸太郎

(72)【発明者】

【氏名】澤田 秀喜

【審査官】小池 英敏

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１３３５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－５７１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－６３６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平６－２１３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－８２１１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２５／０７

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

Ｈ０１Ｌ ２５／１８

Ｈ０１Ｌ ２３／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

本体部および電源端子を備えるパワーモジュールを制御する複数の電子部品と、
第１方向において前記パワーモジュールの上に配置され、かつ、前記複数の電子部品が実装された回路基板と、
前記電源端子に導通し、前記回路基板に形成された接続端子と、
を備えており、
前記電源端子は、外部電源から電源電圧が印加され、
前記回路基板は、前記第１方向に見て前記本体部よりも突き出た突出部を含んでおり、
前記接続端子は、前記突出部に配置されている、制御モジュール。

【請求項2】

前記電源端子は、前記本体部の前記第１方向に直交する第２方向側に配置され、かつ、前記第１方向に見て前記回路基板よりも前記第２方向に突き出ており、
前記突出部は、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向に突き出ている、請求項１に記載の制御モジュール。

【請求項3】

前記電源端子は、前記外部電源の高電位側の端子に接続される第１端子部と、前記外部電源の低電位側の端子に接続される第２端子部とを含んでおり、
前記接続端子は、前記第１端子部に接続されている、請求項２に記載の制御モジュール。

【請求項4】

前記第１端子部と前記第２端子部とは、前記第３方向に並んでおり、
前記突出部は、前記第３方向において、前記第２端子部に対して前記第１端子部が位置する方向に突き出ている、請求項３に記載の制御モジュール。

【請求項5】

前記パワーモジュールは、上アームのスイッチング素子および下アームのスイッチング素子を備えており、
前記複数の電子部品は、前記上アームのスイッチング素子および前記下アームのスイッチング素子の各スイッチング動作を制御する、請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載の制御モジュール。

【請求項6】

前記パワーモジュールは、前記各スイッチング動作によって前記電源電圧から変換された電圧を出力する出力端子をさらに備えており、
前記出力端子は、前記第２方向において、前記電源端子が突き出た方向と反対方向に前記回路基板から突き出ている、請求項５に記載の制御モジュール。

【請求項7】

前記接続端子は、前記第２方向において、前記出力端子よりも前記電源端子に近い、請求項６に記載の制御モジュール。

【請求項8】

前記回路基板は、前記第１方向に見て、互いに離間する第１配線パターン、第２配線パターン、および、第３配線パターンを含んでおり、
前記複数の電子部品の各々は、前記第１配線パターン、前記第２配線パターン、および、前記第３配線パターンのいずれかに接続されている、請求項５ないし請求項７のいずれか１つに記載の制御モジュール。

【請求項9】

前記パワーモジュールは、前記上アームのスイッチング素子に導通する第１信号端子と、前記下アームのスイッチング素子に導通する第２信号端子とを備えており、
前記第１配線パターンは、前記第１信号端子に導通し、
前記第２配線パターンは、前記第２信号端子に導通する、請求項８に記載の制御モジュール。

【請求項10】

前記第１信号端子および前記第２信号端子は、前記第１方向に延びる棒状であり、
前記回路基板は、各々が前記第１方向に前記回路基板を貫通する第１端子接続部および第２端子接続部を含んでおり、
前記第１端子接続部は、前記第１信号端子が挿通され、
前記第２端子接続部は、前記第２信号端子が挿通され、
前記第１端子接続部と前記第２端子接続部とは、前記第２方向に並んでいる、請求項９に記載の制御モジュール。

【請求項11】

前記第１端子接続部と前記第２端子接続部とは、前記第１方向に見て、前記パワーモジュールに重なり、かつ、前記第３方向において、前記回路基板の中央よりも、前記突出部が位置する側に配置されている、請求項１０に記載の制御モジュール。

【請求項12】

前記第１配線パターンと前記第２配線パターンとは、前記第２方向に並んでおり、
前記第３配線パターンは、前記第１配線パターンおよび前記第２配線パターンのそれぞれと、前記第３方向に並んでいる、請求項８ないし請求項１１のいずれか１つに記載の制御モジュール。

【請求項13】

前記回路基板は、前記第１配線パターンと前記第２配線パターンとの間に配置された第１絶縁領域と、前記第１配線パターンと前記第３配線パターンとの間に配置された第２絶縁領域と、前記第２配線パターンと前記第３配線パターンとの間に配置され第３絶縁領域と、をさらに含む、請求項８ないし請求項１２のいずれか１つに記載の制御モジュール。

【請求項14】

前記複数の電子部品は、前記各スイッチング動作を制御するための信号が入力されるコネクタを含んでおり、当該コネクタは、前記第３配線パターンに接合されている、請求項１３に記載の制御モジュール。

【請求項15】

前記第１方向に見て、前記コネクタと前記第１絶縁領域とは、前記第３方向に並んでいる、請求項１４に記載の制御モジュール。

【請求項16】

前記複数の電子部品は、前記上アームのスイッチング素子のスイッチング動作を制御する第１部品群に属する電子部品と、前記下アームのスイッチング素子のスイッチング動作を制御する第２部品群に属する電子部品と、を含んでおり、
前記第１部品群に属する少なくとも１つの電子部品は、前記第１配線パターンに接続されており、前記第２部品群に属する少なくとも１つの電子部品は、前記第２配線パターンに接続されている、請求項１３ないし請求項１５のいずれか１つに記載の制御モジュール。

【請求項17】

前記第１部品群は、前記上アームのスイッチング素子の短絡保護検知回路用の第１ダイオードを含んでおり、
前記回路基板は、前記第１方向に見て、前記接続端子の周囲に配置された第４絶縁領域をさらに含んでおり、
前記第１ダイオードは、前記第４絶縁領域に配置されている、請求項１６に記載の制御モジュール。

【請求項18】

前記第２部品群は、前記下アームのスイッチング素子の短絡保護検知回路用の第２ダイオードを含んでおり、
前記第２ダイオードは、前記第１絶縁領域に配置されている、請求項１６または請求項１７に記載の制御モジュール。

【請求項19】

前記第１部品群は、前記上アームのスイッチング素子に駆動信号を出力する第１トランジスタを含み、
前記第２部品群は、前記下アームのスイッチング素子に駆動信号を出力する第２トランジスタを含み、
前記第１方向に見て、前記第１トランジスタの向きと前記第２トランジスタの向きとが異なっている、請求項１６ないし請求項１８のいずれか１つに記載の制御モジュール。

【請求項20】

前記回路基板は、複数の絶縁層と、これら絶縁層を介して互いに離間し且つ互いに積層された複数の配線層とを有しており、
前記第１絶縁領域、前記第２絶縁領域、および、前記第３絶縁領域は、前記複数の配線層の各々に形成されており、
前記複数の配線層の各々に形成された前記第１絶縁領域は、前記第１方向に見て、互いに重なり、
前記複数の配線層の各々に形成された前記第２絶縁領域は、前記第１方向に見て、互いに重なり、
前記複数の配線層の各々に形成された前記第３絶縁領域は、前記第１方向に見て、互いに重なる、請求項１３ないし請求項１９のいずれか１つに記載の制御モジュール。

【請求項21】

前記接続端子は、ネジ端子である、請求項１ないし請求項２０のいずれか１つに記載の制御モジュール。

【請求項22】

請求項１ないし請求項２１のいずれか１つに記載の制御モジュールと、
前記パワーモジュールと、を備える半導体装置。

【請求項23】

前記接続端子と前記電源端子とを接続するワイヤハーネスをさらに備える、請求項２２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、制御モジュールおよび当該制御モジュールを備える半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの複数のスイッチング素子を備えるパワーモジュールが知られている。これらのスイッチング素子は、制御モジュールからその制御信号端子（ＭＯＳＦＥＴの場合、ゲート端子）に制御信号が入力されて、オン（導通状態）とオフ（遮断状態）とが切り替えられる。たとえば、特許文献１には、パワーモジュールおよび制御モジュールを備える電力装置が開示されている。この電力装置において、パワーモジュールは、パワー半導体素子（スイッチング素子）と、パワー半導体素子を収納したケースを備えている。制御モジュールは、パワーモジュールの上に搭載され、パワー半導体素子のスイッチング動作を制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－３３２００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、パワーモジュールを制御する上で、より好ましい制御モジュールを提供することを一の課題とする。また本開示は、このような制御モジュールを備える半導体装置を提供することを別の課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の第１の側面によって提供される制御モジュールは、本体部および電源端子を備えるパワーモジュールを制御する複数の電子部品と、第１方向において前記パワーモジュールの上に配置され、かつ、前記複数の電子部品が実装された回路基板と、前記電源端子に導通し、前記回路基板に形成された接続端子と、を備えている。前記電源端子は、外部電源から電源電圧が印加されており、前記回路基板は、前記第１方向に見て前記本体部よりも突き出た突出部を含んでおり、前記接続端子は、前記突出部に配置されている。

【0006】

本開示の第２の側面によって提供される半導体装置は、第１の側面によって提供される制御モジュールと、前記パワーモジュールと、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、パワーモジュールを制御する上で、より好ましい制御モジュールを提供できる。また、このような制御モジュールを備える半導体装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】半導体装置の回路構成を示す概要図である。

【図2】上アーム駆動回路の回路図である。

【図3】下アーム駆動回路の回路図である。

【図4】共通回路の回路図である。

【図5】パワーモジュールのデバイス構造を示す平面図である。

【図6】パワーモジュールのデバイス構造を示す正面図である。

【図7】パワーモジュールのデバイス構造を示す側面図である。

【図8】制御モジュールのデバイス構造を示す平面図である。

【図9】回路基板の複数の配線層の１つ（第１層）を示す平面図である。

【図10】回路基板の複数の配線層の１つ（第２層）を示す平面図である。

【図11】回路基板の複数の配線層の１つ（第３層）を示す平面図である。

【図12】回路基板の複数の配線層の１つ（第４層）を示す平面図である。

【図13】回路基板の複数の配線層の１つ（第５層）を示す平面図である。

【図14】回路基板の複数の配線層の１つ（第６層）を示す平面図である。

【図15】回路基板上の部品レイアウト図である。

【図16】回路基板上の配線レイアウト図である。

【図17】半導体装置Ａ１のデバイス構造を示す平面図である。

【図18】パワーモジュールの使用例を示す回路図である。

【図19】パワーモジュールの使用例を示す回路図である。

【図20】パワーモジュールの使用例を示す回路図である。

【図21】パワーモジュールの使用例を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の制御モジュールおよび半導体装置の好ましい実施の形態について、図面を参照して以下に説明する。本開示の制御モジュールは、たとえばインバータやコンバータなどの電力変換器に用いられるパワーモジュールを制御する。以下の説明においては、パワーモジュールと制御モジュールとを備えた半導体装置を例に説明する。

【0010】

本開示における「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、単にラベルとして用いたものであり、必ずしもそれらの対象物に順列を付することを意図していない。

【0011】

本開示の半導体装置Ａ１について、図１～図１７を参照して説明する。

【0012】

まず、半導体装置Ａ１の回路構成について図１～図４を参照して説明する。

【0013】

図１は、半導体装置Ａ１の回路構成を示す概要図である。図１に示すように、半導体装置Ａ１は、パワーモジュールＰＭおよび制御モジュールＣＭ１を備えている。

【0014】

パワーモジュールＰＭは、制御モジュールＣＭ１によって制御され、入力電圧を所定の出力電圧に変換する。半導体装置Ａ１においては、パワーモジュールＰＭは、直流電源からの直流電圧が入力され、この直流電圧を交流電圧に変換して出力する。パワーモジュールＰＭは、図１に示すように、その回路構成において、スイッチング回路ＳＷを備えている。図１に示すパワーモジュールＰＭの回路構成は、一例であり、本開示がこれに限定されるわけではない。

【0015】

スイッチング回路ＳＷは、図１に示すように、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を備えている。各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２には、ダイオード（図示略）が逆並列に接続されている。他の例においては、これらのダイオードは、なくてもよい。

【0016】

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、図１に示すように、たとえばＭＯＳＦＥＴである。各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ＭＯＳＦＥＴに限定されず、ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタなど他のトランジスタであってもよい。各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の主要構成材料は、たとえばＳｉＣ（炭化ケイ素）である。当該構成材料は、ＳｉＣに限定されず、Ｓｉ（ケイ素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、あるいは、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）などであってもよい。

【0017】

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はそれぞれ、ドレイン端子、ソース端子およびゲート端子を含んでいる。各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が、ＩＧＢＴの場合は、ドレイン端子の代わりにコレクタ端子、ソース端子の代わりにエミッタ端子を含んでいる。図１に示す例においては、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、さらに電流センス端子を含んでいるが、本開示がこれに限定されるわけではない。

【0018】

スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子は、端子Ｐに接続されている。端子Ｐは、外部の直流電源（図示略）の高電位側の接続線に接続される。スイッチング素子Ｑ１のソース端子は、スイッチング素子Ｑ２のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のソース端子とスイッチング素子Ｑ２のドレイン端子との接続点は、２つの端子Ｏ１，Ｏ２に接続されている。別の例として、２つの端子Ｏ１，Ｏ２に代えて端子は１つのみであってもよいし、３つ以上の端子を設けてもよい。スイッチング素子Ｑ２のソース端子は、端子Ｎに接続されている。端子Ｎは、外部の直流電源の低電位側の接続線に接続される。スイッチング回路ＳＷにおいては、スイッチング素子Ｑ１を上アームとして、スイッチング素子Ｑ２を下アームとして、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各ゲート端子は、制御モジュールＣＭ１に接続されている。

【0019】

制御モジュールＣＭ１は、パワーモジュールＰＭ（特に、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２）の駆動を制御する。制御モジュールＣＭ１は、図１に示す直流電源ＤＣから供給される電力によって動作する。制御モジュールＣＭ１に制御されたパワーモジュールＰＭは、２つの端子Ｐ，Ｎに接続された上記外部の直流電源からの入力電圧（電源電圧）を所定の電圧に変換し、変換後の電圧を２つの端子Ｏ１，Ｏ２から出力する。制御モジュールＣＭ１は、図１に示すように、上アーム駆動回路１０Ａ、下アーム駆動回路２０Ａ、および、共通回路３０Ａを含んでいる。

【0020】

上アーム駆動回路１０Ａは、上アームであるスイッチング素子Ｑ１の駆動を制御する。上アーム駆動回路１０Ａは、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に駆動信号を入力することで、スイッチング素子Ｑ１のオン（導通状態）とオフ（遮断状態）とを切り替える。

【0021】

下アーム駆動回路２０Ａは、下アームであるスイッチング素子Ｑ２の駆動を制御する。下アーム駆動回路２０Ａは、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子に駆動信号を入力することで、スイッチング素子Ｑ２のオン（導通状態）とオフ（遮断状態）とを切り替える。

【0022】

図２は、上アーム駆動回路１０Ａの詳細な回路構成を示している。同図に示すように、上アーム駆動回路１０Ａは、絶縁電源部１１、ゲートドライバ部１２、プリドライバ部１３、サージ保護部１４、短絡保護部１５、二次側電源部１６および電圧保護部１７を含んでいる。図３は、下アーム駆動回路２０Ａの詳細な回路構成を示している。同図に示すように、下アーム駆動回路２０Ａは、絶縁電源部２１、ゲートドライバ部２２、プリドライバ部２３、サージ保護部２４、短絡保護部２５、二次側電源部２６および電圧保護部２７を含んでいる。

【0023】

絶縁電源部１１，２１はそれぞれ、上アーム駆動回路１０Ａおよび下アーム駆動回路２０Ａの各駆動電力を生じさせる。絶縁電源部１１は、絶縁トランス１１１および電源ＩＣ１１２を含んでおり、絶縁電源部２１は、絶縁トランス２１１および電源ＩＣ２１２を含んでいる。絶縁トランス１１１，２１１はそれぞれ、変圧を行うとともに、入力側と出力側とを絶縁する。電源ＩＣ１１２，２１２はそれぞれ、絶縁トランス１１１，２１１の入力側（図２，３の左側）に配置され、絶縁電源部１１，２１において、絶縁トランス１１１，２１１に入力する電圧の制御を行う。

【0024】

ゲートドライバ部１２，２２はそれぞれ、上アームのスイッチング素子Ｑ１および下アームのスイッチング素子Ｑ２の各駆動を制御するための制御信号を発生させる。ゲートドライバ部１２は、制御ＩＣ１２１を含んでおり、ゲートドライバ部２２は、制御ＩＣ２２１を含んでいる。制御ＩＣ１２１，２２１はそれぞれ、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動を制御するための専用ＩＣである。制御ＩＣ１２１，２２１はそれぞれ、たとえば絶縁型ゲートドライバＩＣであり、その内部において絶縁されている。制御ＩＣ１２１，２２１はそれぞれ、ミラークランプ回路を内蔵している。これに代えて、制御ＩＣ１２１，２２１の外部にミラークランプ回路を設けてもよい。

【0025】

プリドライバ部１３，２３はそれぞれ、ゲートドライバ部１２，２２によって発生された制御信号を、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各ゲート端子に入力するのに適した信号（駆動信号）に変換する。そして、当該変換した信号（駆動信号）をスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に出力する。プリドライバ部１３は、電流制限回路１３１、トランジスタ１３２，１３３および複数のバイアスコンデンサ１３４，１３５を含んでおり、プリドライバ部２３は、電流制限回路２３１、トランジスタ２３２，２３３および複数のバイアスコンデンサ２３４，２３５を含んでいる。

【0026】

電流制限回路１３１，２３１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート端子に接続される。電流制限回路１３１，２３１はともに、図２および図３に示すように、複数のダイオードと複数の抵抗器との組み合わせで構成されている。電流制限回路１３１，２３１は、複数の抵抗器の抵抗値を調整することで、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング速度を調整する。本実施形態においては、図２および図３に示すように、ダイオードを用いることで、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン時とオフ時とにおける各スイッチング速度を個別に調整できるように構成されている。電流制限回路１３１，２３１はそれぞれ、複数のダイオードと複数の抵抗器とを組み合わせた構成に限定されず、複数の抵抗器のみあるいは単体の抵抗器のみによって構成されていてもよい。

【0027】

トランジスタ１３２，１３３は、スイッチング素子Ｑ１のオンとオフとを切り替えるための素子である。トランジスタ１３２，１３３は、制御ＩＣ１２１によって、オンとオフとの切り替えが制御される。トランジスタ１３２，１３３は、たとえば、図２に示すように、バイポーラトランジスタであるが、他のトランジスタであってもよい。トランジスタ１３２がオンで、トランジスタ１３３がオフであるとき、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子の電位を上げて、ゲート電圧を高くする。これにより、スイッチング素子Ｑ１がオンになる。一方、トランジスタ１３２がオフで、トランジスタ１３３がオンであるとき、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子の電位を下げて、ゲート電圧を低くする。これにより、スイッチング素子Ｑ１がオフになる。

【0028】

トランジスタ２３２，２３３は、スイッチング素子Ｑ２のオンとオフとを切り替えるための素子である。トランジスタ２３２，２３３は、制御ＩＣ２２１によって、オンとオフとの切り替えが制御される。トランジスタ２３２，２３３は、たとえば、図３に示すように、バイポーラトランジスタであるが、これに限定されず、他のトランジスタであってもよい。トランジスタ２３２がオンで、トランジスタ２３３がオフであるとき、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子の電位を上げて、ゲート電圧を高くする。これにより、スイッチング素子Ｑ２がオンになる。一方、トランジスタ２３２がオフで、トランジスタ２３３がオンであるとき、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子の電位を下げて、ゲート電圧を低くする。これにより、スイッチング素子Ｑ２がオフになる。

【0029】

バイアスコンデンサ１３４，２３４はそれぞれ、正バイアス側の電流を供給するものである。バイアスコンデンサ１３５，２３５はそれぞれ、負バイアス側の電流を供給するものである。各バイアスコンデンサ１３５，２３５の代わりに、抵抗器を用いてもよい。

【0030】

プリドライバ部１３において、スイッチング素子Ｑ１がオンのとき、トランジスタ１３２がオンであり、トランジスタ１３３がオフである。このとき、スイッチング素子Ｑ１のソース端子からバイアスコンデンサ１３４、トランジスタ１３２、そして、電流制限回路１３１（図２の上側のダイオードと複数の抵抗器）を通って、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に電流が流れる。一方、スイッチング素子Ｑ１がオフのとき、トランジスタ１３２がオフであり、トランジスタ１３３がオンである。このとき、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子から電流制限回路１３１（図２の下側のダイオードと複数の抵抗器）、トランジスタ１３３、そして、バイアスコンデンサ１３５を通って、スイッチング素子Ｑ１のソース端子に電流が流れる。なお、プリドライバ部２３においても同様である。

【0031】

サージ保護部１４，２４はそれぞれ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート端子をサージ電圧から保護するためのものである。

【0032】

短絡保護部１５，２５はそれぞれ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２における短絡保護のためのものである。短絡保護部１５は、図２に示すように、２つのダイオード１５１を含んでおり、短絡保護部２５は、図３に示すように、２つのダイオード２５１を含んでいる。各短絡保護部１５，２５において、各ダイオード１５１，２５１の数はそれぞれ、２つに限定されず、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。２つのダイオード１５１のアノード側の端子電圧が２つの抵抗Ｒ１によって分圧され、この分圧された電圧が、制御ＩＣ１２１のＳＣＰＩＮ端子に入力される。同様に、２つのダイオード２５１のアノード側の端子電圧が２つの抵抗Ｒ２によって分圧され、この分圧された電圧が、制御ＩＣ２２１のＳＣＰＩＮ端子に入力される。各制御ＩＣ１２１，２２１は、ＳＣＰＩＮ端子に入力される電圧によって短絡を検出する。たとえば、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２において、短絡が発生すると、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に大きな電流が流れる。このとき、短絡保護部１５，２５のアノード側の端子電圧が上昇する。よって、制御ＩＣ１２１，２２１は、ＳＣＰＩＮ端子に入力される電圧の値を監視することで、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の過電流、つまり、短絡を検出できる。

【0033】

二次側電源部１６，２６はそれぞれ、絶縁電源部１１，２１の後段（図２，３の右側）に設けられている。二次側電源部１６，２６はそれぞれ、絶縁電源部１１，２１の出力を適当な電圧に変換する。二次側電源部１６は、図２に示すように、ＬＤＯ１６１を含んでおり、二次側電源部２６は、図３に示すように、ＬＤＯ２６１を含んでいる。ＬＤＯ１６１，２６１はそれぞれ、低ドロップアウトリニアレギュレータである。

【0034】

電圧保護部１７，２７はそれぞれ、電源保護のために、過電圧および低電圧などを監視する。電圧保護部１７，２７は、過電圧および低電圧が発生すると、制御ＩＣ１２１，２２１を強制的にシャットダウンさせる。電圧保護部１７は、図２に示すように、複数のコンパレータ１７１を含んでおり、電圧保護部２７は、図３に示すように、複数のコンパレータ２７１を含んでいる。

【0035】

共通回路３０Ａは、制御モジュールＣＭ１において、上アーム駆動回路１０Ａおよび下アーム駆動回路２０Ａに共通して用いられる回路部分である。図４は、共通回路３０Ａの詳細な回路構成を示している。共通回路３０Ａは、図４に示すように、入力フィルタ部３１、一次側電源部３２および論理回路部３３を含んでいる。

【0036】

入力フィルタ部３１は、直流電源ＤＣから供給される直流電圧ＶＣＣを安定させる。

【0037】

一次側電源部３２は、入力フィルタ部３１の後段（図４の右側）に配置されている。一次側電源部３２は、入力フィルタ部３１の出力を適当な電圧に変換する。一次側電源部３２は、図４に示すように、ＬＤＯ３２１を含んでいる。ＬＤＯ３２１は、低ドロップアウトリニアレギュレータである。一次側電源部３２は、論理回路部３３などの電源として機能する。

【0038】

論理回路部３３は、イネーブル信号、上アーム駆動回路１０Ａからのフォールト信号、および、下アーム駆動回路２０Ａからのフォールト信号などが入力される。論理回路部３３は、入力される信号に基づいて、たとえば、上アーム駆動回路１０Ａが異常状態となった場合に、下アーム駆動回路２０Ａを停止させる。逆もまた同様である。

【0039】

図２～図４において、複数の端子ＣＰは、制御モジュールＣＭ１に、その動作電力および入力信号を入力するための外部端子である。複数の端子ＣＰは、後述するコネクタＣＮＴ１の一部である。

【0040】

次に、半導体装置Ａ１のデバイス構造について、図５～図１７を参照して、説明する。

【0041】

図５～図１７において、便宜上、互いに直交する３つの方向（ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向）を参照して説明する。必要に応じて、ｘ方向の一方をｘ１方向、ｘ方向の他方をｘ２方向とする。ｙ方向およびｚ方向についても同様である。ｚ方向は、半導体装置Ａ１における厚さ方向に対応する。ｚ方向視を平面視ともいう。

【0042】

半導体装置Ａ１は、そのデバイス構造において、図１に示す回路構成と同様に、パワーモジュールＰＭと制御モジュールＣＭ１とを備えている。以下の説明では、パワーモジュールＰＭおよび制御モジュールＣＭ１の各デバイス構造を説明した後、半導体装置Ａ１のデバイス構造を説明する。

【0043】

図５～図７は、パワーモジュールＰＭのデバイス構造を示している。図５は、パワーモジュールＰＭを示す平面図である。図６は、パワーモジュールＰＭを示す正面図である。図７は、パワーモジュールＰＭを示す側面図（右側面図）である。パワーモジュールＰＭは、図５～図７に示すように、複数の電力端子５１１～５１４、複数の信号端子５２、ケース５３および天板５４を備えている。パワーモジュールＰＭには、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が内蔵されている。

【0044】

２つの電力端子５１１，５１２は、たとえば電源電圧が入力される電源端子である。本実施形態においては、２つの電力端子５１１，５１２には、外部電源（図示略）が接続され、電力端子５１１と電力端子５１２との間に、外部電源からの電源電圧が印加される。電力端子５１１は、外部電源の高電位側の接続端子に接続され、電力端子５１２は、外部電源の低電位側の接続端子に接続される。電力端子５１１は、パワーモジュールＰＭの内部において、スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子に接続され、電力端子５１２は、パワーモジュールＰＭの内部において、スイッチング素子Ｑ２のソース端子に接続されている。電力端子５１１は、パワーモジュールＰＭの正極（Ｐ端子）であり、電力端子５１２は、パワーモジュールＰＭの負極（Ｎ端子）である。電力端子５１１は、図１に示す回路構成における端子Ｐに相当し、電力端子５１２は、図１に示す回路構成における端子Ｎに相当する。

【0045】

２つの電力端子５１１，５１２は、ケース５３に支持されている。各電力端子５１１，５１２の構成材料はそれぞれ、たとえば銅の金属薄板である。この金属薄板の表面には、ニッケルめっきが施されてもよい。

【0046】

２つの電力端子５１１，５１２は、図５に示すように、ｙ方向において互いに離間しており、かつｙ方向に並んでいる（ｙ方向に沿って互いに位置合わせされている）。各電力端子５１１，５１２は、同一形状（あるいは略同一形状。以下同様）である。各電力端子５１１，５１２は、外部に露出し、かつ、ｚ方向に貫通する接続孔が設けられている。接続孔には、ボルトなどの締結部材が挿入される。

【0047】

２つの電力端子５１３，５１４は、たとえば所定の電圧が出力される出力端子である。本実施形態においては、２つの電力端子５１３，５１４には、半導体装置Ａ１の外部の負荷（モータなど）が接続される。２つの電力端子５１３，５１４は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２によって変換された電源電圧（出力電圧）を出力する。２つの電力端子５１３，５１４はそれぞれ、スイッチング素子Ｑ１のソース端子とスイッチング素子Ｑ２のドレイン端子との接続点に導通している。電力端子５１３は、図１に示す回路構成における端子Ｏ１に相当し、電力端子５１４は、図１に示す回路構成における端子Ｏ２に相当する。

【0048】

２つの電力端子５１３，５１４は、ケース５３に支持されている。各電力端子５１３，５１４の構成材料はそれぞれ、電力端子５１１，５１２と同一の金属薄板である。この金属薄板の表面には、ニッケルめっきが施されていてもよい。

【0049】

２つの電力端子５１３，５１４は、図５に示すように、補助線ＡＬ１を基準とし、ｘ方向において電力端子５１１，５１２の反対側に位置する。２つの電力端子５１３，５１４は、ｙ方向において互いに離間して、ｙ方向に並んでいる。２つの電力端子５１３，５１４は、同一形状である。各電力端子５１３，５１４は、外部に露出し、かつ、ｚ方向に貫通する接続孔が設けられている。当該接続孔には、ボルトなどの締結部材が挿入される。図５に示す例においては、パワーモジュールＰＭは、２つの電力端子５１３，５１４を備えているが、これらに対応するものとして１つの電力端子のみを設けてもよい。

【0050】

複数の信号端子５２は、パワーモジュールＰＭのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を制御するための各種信号の入力端子あるいは出力端子である。複数の信号端子５２は、一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂ、一対のソースセンス信号端子５２２Ａ，５２２Ｂ、および、一対の電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂを含んでいる。

【0051】

一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂは、パワーモジュールＰＭの外部接続端子の一要素である。一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂは、制御モジュールＣＭ１に接続される。一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂは、ケース５３に支持されている。一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂはそれぞれ、図６および図７に示すように、その一部がパワーモジュールＰＭの外部に露出しており、当該露出した部分は、天板５４からｚ２方向に突出している。一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂは、たとえば銅製の金属棒である。この金属棒の表面には、スズめっきが施されている。この金属棒の表面とスズめっきとの間に、ニッケルめっきが施されていてもよい。ゲー ト信号端子５２１Ａは、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に導通しており、ゲート信号端子５２１Ｂは、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子に導通している。ゲート信号端子５２１Ａは、図１に示す回路構成における端子Ｇ１に相当し、ゲート信号端子５２１Ｂは、図１に示す回路構成における端子Ｇ２に相当する。

【0052】

一対のソースセンス信号端子５２２Ａ，５２２Ｂは、パワーモジュールＰＭの外部接続端子の一要素である。一対のソースセンス信号端子５２２Ａ，５２２Ｂは、制御モジュールＣＭ１に接続される。一対のソースセンス信号端子５２２Ａ，５２２Ｂは、ケース５３に支持されている。一対のソースセンス信号端子５２２Ａ，５２２Ｂはそれぞれ、図６および図７に示すように、ｚ方向において、一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂと同様に突出している。一対のソースセンス信号端子５２２Ａ，５２２Ｂはともに、一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂと同一の構成材料に基づく金属棒から構成される。一対のソースセンス信号端子５２２Ａ，５２２Ｂの形状はともに、一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂの形状と同一である。ソースセンス信号端子５２２Ａは、スイッチング素子Ｑ１のソース端子に導通しており、ソースセンス信号端子５２２Ｂは、スイッチング素子Ｑ２のソース端子に導通している。ソースセンス信号端子５２２Ａは、図１に示す回路構成における端子ＳＳ１に相当し、ソースセンス信号端子５２２Ｂは、図１に示す回路構成における端子ＳＳ２に相当する。

【0053】

一対の電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂは、パワーモジュールＰＭの外部接続端子の一要素である。一対の電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂは、制御モジュールＣＭ１に接続される。一対の電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂは、ケース５３に支持されている。一対の電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂはそれぞれ、図６および図７に示すように、ｚ方向において、一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂと同様に突出している。一対の電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂはともに、一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂと同一の構成材料に基づく金属棒から構成される。一対の電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂの形状はともに、一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂの形状と同一である。電流センス信号端子５２３Ａは、スイッチング素子Ｑ１の電流センス端子に導通しており、電流センス信号端子５２３Ｂは、スイッチング素子Ｑ２の電流センス端子に導通している。電流センス信号端子５２３Ａは、図１に示す回路構成における端子Ｓ１に相当し、電流センス信号端子５２３Ｂは、図１に示す回路構成における端子Ｓ２に相当する。なお、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に電流センス端子がない場合、電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂはそれぞれ、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に導通しないノンコネクション端子（ＮＣ端子）となる。あるいは、スイッチング素子Ｑ１に電流センス端子がない場合、電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂを設けなくてもよい。

【0054】

ゲート信号端子５２１Ａ、ソースセンス信号端子５２２Ａおよび電流センス信号端子５２３Ａは、図６（および図５）に示すように、ｘ方向に互いに離間し、かつ互いに平行に延びている。平面視において（図５参照）、ゲート信号端子５２１Ａ、ソースセンス信号端子５２２Ａおよび電流センス信号端子５２３Ａは、パワーモジュールＰＭのｙ２方向側の端縁付近に配置されている。これらは、ケース５３のｘ方向中央（図５の補助線ＡＬ１参照）よりもｘ２方向側に位置する。

【0055】

ゲート信号端子５２１Ｂ、ソースセンス信号端子５２２Ｂおよび電流センス信号端子５２３Ｂは、図６（および図５）に示すように、ｘ方向に互いに離間し、かつ互いに平行に延びている。平面視において（図５参照）、ゲート信号端子５２１Ｂ、ソースセンス信号端子５２２Ｂおよび電流センス信号端子５２３Ｂは、パワーモジュールＰＭのｙ２方向側の端縁付近に配置されている。これらは、ケース５３のｘ方向中央（図５の補助線ＡＬ１参照）よりも、ｘ１方向側に位置する。

【0056】

一対のゲート信号端子５２１Ａ，５２１Ｂ、一対のソースセンス信号端子５２２Ａ，５２２Ｂおよび一対の電流センス信号端子５２３Ａ，５２３Ｂは、ｘ方向に見て、互いに重なる。

【0057】

ケース５３は、電気絶縁部材であって、たとえばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）など、電気絶縁性を有し、かつ耐熱性に優れた合成樹脂から構成される。ケース５３は、本体部５３１および複数の端子台５３２を含んでいる。

【0058】

本体部５３１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を囲う容器である。本体部５３１は、平面視において、矩形状である。本体部５３１は、複数の信号端子５２を支持する。

【0059】

複数の端子台５３２は、複数の電力端子５１１～５１４を支持する。各電力端子５１は、各端子台５３２の上に載置されている。図５に示すように、電力端子５１１を支持する端子台５３２と電力端子５１２を支持する端子台５３２とは、本体部５３１のｘ２方向側の端縁からｘ２方向に延び出ている。図５に示すように、電力端子５１３を支持する端子台５３２と電力端子５１４を支持する端子台５３２とは、本体部５３１のｘ１方向側の端縁からｘ１方向に延び出ている。各端子台５３２の内方には、図６に示すように、たとえばナットＮＴが配置されている。各ナットＮＴのネジ穴は、各電力端子５１に形成された接続孔に繋がっている。各電力端子５１１～５１４の接続孔に挿通される締結部材は、各ナットＮＴに嵌合されることで固定される。

【0060】

ケース５３には、図５に示すように、複数の取付孔５３３および複数の取付孔５３４が形成されている。複数の取付孔５３３は、制御モジュールＣＭ１をパワーモジュールＰＭに取り付ける際に用いられる。複数の取付孔５３３は、図５に示すように、本体部５３１の四隅にそれぞれ１つずつ形成されている。複数の取付孔５３４は、パワーモジュールＰＭを支持部材あるいは放熱部材に取り付ける際に用いられる。複数の取付孔５３４は、図５に示すように、電力端子５１１を支持する端子台５３２と電力端子５１２を支持する端子台５３２との間、および、電力端子５１３を支持する端子台５３２と電力端子５１４を支持する端子台５３２との間に、それぞれ１つずつ形成されている。

【0061】

天板５４は、ケース５３によって形成されたパワーモジュールＰＭの内部領域を塞いでいる。天板５４は、ケース５３と同様に、電気絶縁性を有する合成樹脂から構成される。制御モジュールＣＭ１は、天板５４上に搭載される。

【0062】

図８～図１６は、制御モジュールＣＭ１のデバイス構造を示している。図８は、制御モジュールＣＭ１のデバイス構造を示す平面図である。制御モジュールＣＭ１は、図８に示すように、そのデバイス構造において、接続端子ＴＭと、回路基板６０と、複数の電子部品と、を備えている。図８においては、回路基板６０に形成される配線（後述の配線パターン６１～６３）を、黒色で塗りつぶして示したものと、外形線で示したものとが混在している。

【0063】

接続端子ＴＭは、回路基板６０に形成されている。接続端子ＴＭは、たとえばワイヤハーネスなどの電力線が接続され、この電力線を介して、パワーモジュールＰＭの電力端子５１１に導通する。接続端子ＴＭは、たとえば回路基板６０上に形成された（載置された）ネジ端子である。図８に示すように、接続端子ＴＭは、回路基板６０のｘ２方向側かつｙ２方向側に位置する。接続端子ＴＭは、ネジ端子に限定されず、回路基板６０を貫通するスルーホール、あるいは、回路基板６０上の電極パッド（たとえばはんだ製）などであってもよい。

【0064】

回路基板６０は、図８に示すように、平面視矩形状である。回路基板６０は、平面視において、各々がｘ方向に延びる一対の第１端縁６０ａと、各々がｙ方向に延びる一対の第２端縁６０ｂとを有している。各第１端縁６０ａは、各第２端縁６０ｂよりも長い。回路基板６０は、平面視において、各第２端縁６０ｂからそれぞれ内方に窪んだ凹部６０ｃを含んでいる。図８に示す例においては、各凹部６０ｃは、平面視において、円弧状の縁によって規定される窪みである。

【0065】

回路基板６０は、多層基板である。回路基板６０の層数は、特に限定されないが、本例においては６層である。回路基板６０は、互いに絶縁層を介して積層された複数の配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６を含んでいる。各配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６にはそれぞれ、平面視において、互いに離間した複数の配線パターン６１～６３を含む。

【0066】

図９～図１４は、配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６それぞれの平面図を示している。配線層Ｌｙ１は、回路基板６０における最上層である。図８に示す平面図においては、配線層Ｌｙ１が表れている。配線層Ｌｙ６は、回路基板６０における最下層である。配線層Ｌｙ２、配線層Ｌｙ３、配線層Ｌｙ４および配線層Ｌｙ５は、回路基板６０における中間層である。配線層Ｌｙ２、配線層Ｌｙ３、配線層Ｌｙ４および配線層Ｌｙ５は、配線層Ｌｙ１から配線層Ｌｙ６に向かって、この順で積層されている。各配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６は、図９～図１４にそれぞれ示すように、複数の配線パターン６１～６３を含んでいる。図９～図１４において、各配線パターン６１～６３を黒色で塗りつぶして示している。ただし、図９においては、図８と同様に、各配線パターン６１～６３を、黒色で塗りつぶして示したものと、外形線で示したものとが混在している。

【0067】

複数の配線パターン６１～６３は、複数の電子部品の導通経路である。複数の配線パターン６１～６３は、互いに離間して配置されている。各配線パターン６１～６３は、図９～図１４に示すように、複数の配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６に跨って形成されている。複数の配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６のそれぞれに形成された各配線パターン６１～６３は、たとえば上記絶縁層を貫通するビア電極によって導通している。複数の配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６のいくつか（たとえば配線層Ｌｙ３，Ｌｙ５，Ｌｙ６）において、各配線パターン６１～６３は、ベタパターンである。ベタパターンは、たとえばグラウンドに接続され、電磁シールドとして機能させることが可能である。

【0068】

図９～図１４に示すように、配線パターン６１と配線パターン６２とは、平面視において、ｘ方向に並んでいる。配線パターン６１は、配線パターン６２のｘ２方向側に位置する。配線パターン６３は、平面視において、配線パターン６１および配線パターン６２のそれぞれとｙ方向に並んでいる。配線パターン６１および配線パターン６２はそれぞれ、配線パターン６３のｙ２方向側に位置する。配線パターン６３は、平面視において、一対の第２端縁６０ｂの一方から他方までｙ方向に繋がっている。配線パターン６３は、平面視において、ｙ方向に長い矩形状である。

【0069】

複数の配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６のそれぞれに形成された配線パターン６１～６３は、平面視において、各配線パターンごとに略同じ領域に形成されている。具体的には、配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６にそれぞれ形成された配線パターン６１（６つの配線パターン６１）は、平面視において、略同じ領域（「第１パターン領域Ｆ１」）に形成されている。同様に、６つの配線パターン６２は、平面視において、別の略同じ領域（「第２パターン領域Ｆ２」）に形成されており、６つの配線パターン６３は、平面視において、さらに別の略同じ領域（「第３パターン領域Ｆ３」）に形成されている。図９～図１４において、第１パターン領域Ｆ１、第２パターン領域Ｆ２および第３パターン領域Ｆ３をそれぞれ太い破線で示している。

【0070】

回路基板６０は、図９～図１４に示すように、平面視において、複数の絶縁領域６５～６８を含んでいる。複数の絶縁領域６５～６８は、各配線パターン６１～６３が互いに離間することで形成される領域である。

【0071】

図９～図１４に示すように、絶縁領域６５は、配線パターン６１と配線パターン６２との間に配置されている。絶縁領域６６は、配線パターン６１と配線パターン６３との間に配置されている。絶縁領域６７は、配線パターン６２と配線パターン６３との間に配置されている。絶縁領域６８は、平面視において、接続端子ＴＭの周囲に配置されている。絶縁領域６８は、平面視において、少なくとも、接続端子ＴＭの中心を基準に半径９ｍｍ程度の範囲に形成されている。各絶縁領域６５～６８は、各配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６に形成されている。複数の配線層Ｌｙ１～Ｌｙ６における各絶縁領域６５～６８はそれぞれ、平面視において、互いに重なる。

【0072】

絶縁領域６５、絶縁領域６６および絶縁領域６７は、互いに繋がっている。絶縁領域６６と絶縁領域６７とで形成される複合領域は、回路基板６０の一対の第２端縁６０ｂの一方から他方まで、ｘ方向に繋がっている。絶縁領域６５は、回路基板６０のｘ２方向側の第１端縁６０ａから上記複合領域までｙ方向に繋がる。絶縁領域６５は、平面視において、ｙ方に延びている。絶縁領域６５は、その一部が屈曲している。

【0073】

回路基板６０は、図８～図１４に示すように、複数の端子接続部７０が形成されている。複数の端子接続部７０はそれぞれ、回路基板６０をｚ方向に貫通した貫通孔を含む。この貫通孔にはパワーモジュールＰＭの各信号端子５２が挿通される。複数の端子接続部７０は、一対のゲート接続部７１Ａ，７１Ｂ、一対のソースセンス接続部７２Ａ，７２Ｂ、および、一対の電流センス接続部７３Ａ，７３Ｂを含んでいる。ゲート接続部７１Ａ、ソースセンス接続部７２Ａおよび電流センス接続部７３Ａを合わせて、上アーム端子接続部７０Ａといい、ゲート接続部７１Ｂ、ソースセンス接続部７２Ｂおよび電流センス接続部７３Ｂを合わせて、下アーム端子接続部７０Ｂという。図９～図１４に示すように、回路基板６０のうち、上アーム端子接続部７０Ａおよび下アーム端子接続部７０Ｂよりもｙ２方向側の領域で、絶縁領域６５が屈曲している。

【0074】

ゲート接続部７１Ａは、ゲート信号端子５２１Ａが挿通され、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に導通する。ゲート接続部７１Ａは、配線パターン６１に導通する。ゲート接続部７１Ｂは、ゲート信号端子５２１Ｂが挿通され、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子に導通する。ゲート接続部７１Ｂは、配線パターン６２に導通する。

【0075】

ソースセンス接続部７２Ａは、ソースセンス信号端子５２２Ａが挿通され、スイッチング素子Ｑ１のソース端子に導通する。ソースセンス接続部７２Ａは、配線パターン６１に導通する。ソースセンス接続部７２Ｂは、ソースセンス信号端子５２２Ｂが挿通され、スイッチング素子Ｑ２のソース端子に導通する。ソースセンス接続部７２Ｂは、配線パターン６２に導通する。

【0076】

電流センス接続部７３Ａは、電流センス信号端子５２３Ａが挿通され、スイッチング素子Ｑ１の電流センス端子に導通する。電流センス接続部７３Ａは、配線パターン６１に導通する。電流センス接続部７３Ｂは、電流センス信号端子５２３Ｂが挿通され、スイッチング素子Ｑ２の電流センス端子に導通する。電流センス接続部７３Ｂは、配線パターン６２に導通する。

【0077】

ゲート接続部７１Ａ、ソースセンス接続部７２Ａおよび電流センス接続部７３Ａは、ｘ 方向に並んでいる。ゲート接続部７１Ａと電流センス接続部７３Ａとは、ソースセンス接続部７２Ａを挟んで、反対側に位置する。ゲート接続部７１Ａは、ソースセンス接続部７２Ａよりもｘ２方向側に位置し、電流センス接続部７３Ａは、ソースセンス接続部７２Ａよりもｘ１方向側に位置する。

【0078】

ゲート接続部７１Ｂ、ソースセンス接続部７２Ｂおよび電流センス接続部７３Ｂは、ｘ方向に並んでいる。ゲート接続部７１Ｂと電流センス接続部７３Ｂとは、ソースセンス接続部７２Ｂを挟んで、反対側に位置する。ゲート接続部７１Ｂは、ソースセンス接続部７２Ｂよりもｘ１方向側に位置し、電流センス接続部７３Ｂは、ソースセンス接続部７２Ｂよりもｘ２方向側に位置する。

【0079】

上アーム端子接続部７０Ａは、回路基板６０のｘ方向中央（図８の補助線ＡＬ２参照）よりも、ｘ２方向側に位置している。下アーム端子接続部７０Ｂは、回路基板６０のｘ方向中央（図８の補助線ＡＬ２参照）よりも、ｘ１方向側に位置している。上アーム端子接続部７０Ａおよび下アーム端子接続部７０Ｂは、回路基板６０のｙ方向中央（図８の補助線ＡＬ３参照）よりも、ｙ２方向側に位置している。

【0080】

複数の電子部品は、回路基板６０に実装されている。図１５は、回路基板６０上の部品レイアウトを示している。図１５においては、各配線パターン６１～６３を省略している。図１６は、部品レイアウトと配線レイアウトとの関係を示している。図１６においては、複数の電子部品を想像線（破線）で示している。

【0081】

複数の電子部品は、コネクタＣＮＴ１と、第１部品群と、第２部品群と、第３部品群と、を含んでいる。

【0082】

コネクタＣＮＴ１は、各電子部品の動作に必要な電力および入力信号を制御モジュールＣＭ１に入力するためのハードウェアインタフェースである。コネクタＣＮＴ１は、回路基板６０のｚ２方向側に搭載されている。コネクタＣＮＴ１は、直方体であり、平面視において、ｘ方向に延びる矩形状である。コネクタＣＮＴ１は、図１５および図１６に示すように、その長辺方向が、回路基板６０の長辺方向と同じとなるように、配置されている。コネクタＣＮＴ１の挿入口は、たとえば上方（ｚ２方向）を向いている。

【0083】

コネクタＣＮＴ１は、第３パターン領域Ｆ３上に配置され、配線パターン６３に接合されている。平面視において、図１６に示すように、コネクタＣＮＴ１と絶縁領域６５とは、ｙ方向に並んでいる。

【0084】

第１部品群は、図２に示す上アーム駆動回路１０Ａを構成する複数の電子部品の集まりである。第１部品群の一部の電子部品は、図１５および図１６に示すように、第１パターン領域Ｆ１に配置され、配線パターン６１に導通する。

【0085】

第２部品群は、図３に示す下アーム駆動回路２０Ａを構成する複数の電子部品の集まりである。第２部品群の一部は、図１５および図１６に示すように、第２パターン領域Ｆ２に配置され、配線パターン６２に導通する。

【0086】

第３部品群は、図４に示す共通回路３０Ａを構成する複数の電子部品の集まりである。第３部品群は、図１５および図１６に示すように、第１部品群の一部および第２部品群の一部とともに、第３パターン領域Ｆ３に配置され、配線パターン６３に導通する。

【0087】

サージ保護部１４は、図１５に示すように、上アーム端子接続部７０Ａの近くに配置されている。また、サージ保護部２４は、図１５に示すように、下アーム端子接続部７０Ｂの近くに配置されている。

【0088】

プリドライバ部１３は、図１５に示すように、ゲートドライバ部１２よりも、上アーム端子接続部７０Ａの近くに配置されている。また、プリドライバ部２３は、図１５に示すように、ゲートドライバ部２２よりも、下アーム端子接続部７０Ｂの近くに配置されている。

【0089】

絶縁トランス１１１および制御ＩＣ１２１はそれぞれ、図１６に示すように、平面視において、配線パターン６１、配線パターン６３および絶縁領域６６に重なっている。絶縁トランス１１１および制御ＩＣ１２１はそれぞれ、その内部の絶縁された部分を挟んで、一方側が配線パターン６１に接続され、他方側が配線パターン６３に接続されている。また、絶縁トランス２１１および制御ＩＣ２２１はそれぞれ、図１６に示すように、平面視において、配線パターン６２、配線パターン６３および絶縁領域６７に重なっている。絶縁トランス２１１および制御ＩＣ２２１はそれぞれ、その内部の絶縁された部分を挟んで、一方側が配線パターン６２に接続され、他方側が配線パターン６３に接続されている。

【0090】

電流制限回路１３１の複数の抵抗器は、たとえばチップ抵抗器で構成されている。電流制限回路２３１の複数の抵抗器は、たとえばチップ抵抗器で構成されている。

【0091】

各トランジスタ１３２，１３３と各トランジスタ２３２，２３３とは、異なる向きで配置されている。たとえば、図１７に示すように、各トランジスタ２３２，２３３に対して、各トランジスタ１３２，１３３が横向きに（およそ９０°傾けて）配置されている。具体的には、各トランジスタ１３２，１３３において封止樹脂から複数のリード端子が突き出る方向と、各トランジスタ２３２，２３３において封止樹脂から複数のリード端子が突き出る方向とが、およそ９０°ずれている。これにより、回路基板６０の平面視面積を小型化することが可能となる。

【0092】

各ダイオード１５１は、図１６に示すように、絶縁領域６８に配置されている。各ダイオード２５１は、図１６に示すように、絶縁領域６５に配置されている。各ダイオード２５１は、平面視において、下アーム端子接続部７０Ｂよりも、ｙ２方向側に配置されている。図１６に示す例においては、特に、各ダイオード２５１と下アーム端子接続部７０Ｂとが、ｙ方向に並んでいる。

【0093】

図１７は、半導体装置Ａ１のデバイス構造を示している。図１７は、半導体装置Ａ１のデバイス構造を示す平面図である。図１７に示すように、半導体装置Ａ１において、制御モジュールＣＭ１は、パワーモジュールＰＭの上に取り付けられている。図１７は、制御モジュールＣＭ１をパワーモジュールＰＭに取り付けた状態を示す平面図である。

【0094】

半導体装置Ａ１において、制御モジュールＣＭ１は、図１７に示すように、パワーモジュールＰＭの本体部５３１よりも、ｙ２方向に突き出ている。制御モジュールＣＭ１は、パワーモジュールＰＭの本体部５３１よりも、ｙ１方向にほとんど突き出ていない。平面視において、制御モジュールＣＭ１のｙ１方向側の端縁と、パワーモジュールＰＭの本体部５３１のｙ１方向側の端縁とは略一致している。

【0095】

図１７に示すように、回路基板６０は、本体部５３１よりもｙ２方向に突き出た突出部６９を含んでいる。突出部６９のｙ方向の寸法は、たとえば１０ｍｍ程度である。突出部６９には、接続端子ＴＭが配置されている。突出部６９に位置する絶縁領域６８には、複数のダイオード１５１が配置されており、突出部６９に位置する絶縁領域６５には、複数のダイオード２５１が配置されている。

【0096】

半導体装置Ａ１において、パワーモジュールＰＭの電力端子５１１，５１２は、図１７に示すように、制御モジュールＣＭ１の回路基板６０よりもｘ２方向に突き出ている。パワーモジュールＰＭの電力端子５１３，５１４は、図１７に示すように、制御モジュールＣＭ１の回路基板６０よりも、ｘ１方向に突き出ている。各端子台５３２は、制御モジュールＣＭ１の回路基板６０よりもｘ方向に突き出ている。

【0097】

図１７に示すように、制御モジュールＣＭ１の接続端子ＴＭと、パワーモジュールＰＭの電力端子５１１とは、たとえばワイヤハーネスＷＨによって、接続されている。これにより、接続端子ＴＭが、電力端子５１１に導通する。接続端子ＴＭと電力端子５１１との導通は、ワイヤハーネスＷＨに限定されない。接続端子ＴＭは、電力端子５１１に接続されるため、図１７に示すように、ｘ方向において、各電力端子５１３，５１４よりも各電力端子５１１，５１２の近くに配置されている。上記の通り、電力端子５１１は、スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子に導通している。スイッチング素子Ｑ１がオンのとき、回路基板６０側の電流が、各ダイオード１５１および接続端子ＴＭを介して、パワーモジュールＰＭ（スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子）に流れる。一方、スイッチング素子Ｑ１がオフのとき、各ダイオード１５１があるため、回路基板６０側には、電流は流れない。ただし、各ダイオード１５１には、高電圧が印加される。

【0098】

本開示の制御モジュールＣＭ１および半導体装置Ａ１の作用効果は、次の通りである。

【0099】

制御モジュールＣＭ１は、電力端子５１１に導通する接続端子ＴＭを備えている。電力端子５１１には、たとえば外部の直流電源に接続され、この外部の直流電源から電源電圧が印加されている。この構成によると、電源電流を検出するための専用の端子を備えないパワーモジュールＰＭであっても、接続端子ＴＭによって、制御モジュールＣＭ１に電源電流信号（ドレインセンス信号）を入力することができる。よって、制御モジュールＣＭ１は、パワーモジュールＰＭを制御する上で好ましい構成にすることが可能となる。

【0100】

制御モジュールＣＭ１では、接続端子ＴＭが突出部６９に配置されている。突出部６９は、平面視において、パワーモジュールＰＭの本体部５３１よりも突き出ている。接続端子ＴＭは、上記のとおり、電力端子５１１に導通する。そのため、接続端子ＴＭには、半導体装置Ａ１において比較的大きな電圧が印加されるので、この大きな電圧による影響（たとえば電磁ノイズ）も比較的大きい。そこで、接続端子ＴＭを突出部６９に配置することで、接続端子ＴＭの下方にはパワーモジュールＰＭが配置されない。これにより、接続端子ＴＭに印加される電圧によるパワーモジュールＰＭへの悪影響を抑制することができる。よって、制御モジュールＣＭ１は、パワーモジュールＰＭを制御する上で好ましい構成にすることが可能となる。

【0101】

制御モジュールＣＭ１は、スイッチング素子Ｑ１の短絡保護検知回路用の各ダイオード１５１を備えている。各ダイオード１５１は、接続端子ＴＭの周囲に配置された絶縁領域６８に配置されている。つまり、接続端子ＴＭのために設けられた絶縁領域６８に各ダイオード１５１が配置されている。スイッチング素子Ｑ１がオフのときに、各ダイオード１５１に高電圧が印加される。そのため、他の配線（各配線パターン６１～６３）に悪影響が生じないように、各ダイオード１５１の周囲は、配線パターン６１～６３を形成せず、絶縁領域にすることが好ましい。制御モジュールＣＭ１は、各ダイオード１５１を絶縁領域６８に配置しているため、各ダイオード１５１のための絶縁領域を別途設ける必要がなく、絶縁領域６８を有効に活用した部品配置にすることが可能となる。

【0102】

制御モジュールＣＭ１は、スイッチング素子Ｑ２の短絡保護検知回路用の各ダイオード２５１を備えている。各ダイオード２５１は、配線パターン６１と配線パターン６２とを 絶縁する絶縁領域６５に配置されている。つまり、配線パターン６１と配線パターン６２とを絶縁するための絶縁領域６５に各ダイオード２５１が配置されている。スイッチング素子Ｑ２がオフのときに、各ダイオード２５１に高電圧が印加される。そのため、他の配線（各配線パターン６１～６３）に悪影響が生じないように、各ダイオード２５１の周囲は、配線パターン６１～６３を形成せず、絶縁領域にすることが好ましい。制御モジュールＣＭ１は、各ダイオード２５１を絶縁領域６５に配置しているため、各ダイオード２５１のための絶縁領域を別途設ける必要がなく、絶縁領域６５を有効に活用した部品配置にすることが可能となる。

【0103】

制御モジュールＣＭ１では、プリドライバ部１３が上アーム端子接続部７０Ａの近くに配置されている。これにより、スイッチング素子Ｑ１がオンであるときの、プリドライバ部１３を通る電流経路と、スイッチング素子Ｑ１がオフであるときの、プリドライバ部１３を通る電流経路と、をそれぞれ短くすることができる。よって、上アーム駆動回路１０Ａにおいて、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作の遅延を抑制することができる。特に、スイッチング素子Ｑ１として、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴを用いた場合、スイッチング動作の応答性が高い。それ故、上記電流経路が長いと、スイッチング素子Ｑ１の応答性の高さを有効に活用できない。したがって、制御モジュールＣＭ１は、スイッチング素子Ｑ１をＳｉＣのＭＯＳＦＥＴで構成する上で、好ましい部品配置となる。

【0104】

制御モジュールＣＭ１では、プリドライバ部２３が下アーム端子接続部７０Ｂの近くに配置されている。これにより、スイッチング素子Ｑ２がオンであるときの、プリドライバ部２３を通る電流経路と、スイッチング素子Ｑ２がオフであるときの、プリドライバ部２３を通る電流経路と、をそれぞれ短くすることができる。よって、下アーム駆動回路２０Ａにおいて、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作の遅延を抑制することができる。特に、スイッチング素子Ｑ２として、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴを用いた場合、スイッチング動作の応答性が高い。それ故、上記電流経路が長いと、スイッチング素子Ｑ２の応答性の高さを有効に活用できない。したがって、制御モジュールＣＭ１は、スイッチング素子Ｑ２をＳｉＣのＭＯＳＦＥＴで構成する上で、好ましい部品配置となる。

【0105】

制御モジュールＣＭ１では、サージ保護部１４が上アーム端子接続部７０Ａの近くに配置されている。この構成によると、サージ保護部１４と上アーム端子接続部７０Ａとの配線距離を短くすることが可能となる。サージ保護部１４によるサージ電圧の保護にはサージ保護部１４とスイッチング素子Ｑ１との配線距離を短くすることが好ましい。したがって、制御モジュールＣＭ１は、スイッチング素子Ｑ１をサージ電圧から保護する上で好ましい部品配置にすることが可能となる。

【0106】

制御モジュールＣＭ１では、サージ保護部２４が下アーム端子接続部７０Ｂの近くに配置されている。この構成によると、サージ保護部２４と下アーム端子接続部７０Ｂとの配線距離を短くすることが可能となる。サージ保護部２４によるサージ電圧の保護にはサージ保護部２４とスイッチング素子Ｑ２との配線距離を短くすることが好ましい。したがって、制御モジュールＣＭ１は、スイッチング素子Ｑ２をサージ電圧から保護する上で好ましい部品配置にすることが可能となる。

【0107】

制御モジュールＣＭ１では、コネクタＣＮＴ１と絶縁領域６５とがｙ方向に並んでいる。絶縁領域６５は、配線パターン６１と配線パターン６２との間に位置する。この構成によると、上アーム駆動回路１０Ａから上アーム端子接続部７０Ａまでの配線距離と、下アーム駆動回路２０Ａから下アーム端子接続部７０Ｂまでの配線距離との、距離差を小さくできる。したがって、上アーム駆動回路１０Ａと下アーム駆動回路２０Ａとにおける配線インピーダンスの偏りを抑制することができる。よって、制御モジュールＣＭ１は、パワーモジュールＰＭを制御する上で好ましい構成にすることが可能となる。

【0108】

制御モジュールＣＭ１では、絶縁領域６５の一部が屈曲している。本開示の制御モジュールと異なり、絶縁領域６５が屈曲していない場合、配線パターン６１の平面視面積と配線パターン６２の平面視面積との差が大きくなりうる。これは、絶縁領域６８が形成されているためである。一方、制御モジュールＣＭ１では、絶縁領域６５の一部を屈曲させることで、配線パターン６１の平面視面積と配線パターン６２の平面視面積との差を小さくすることができる。よって、制御モジュールＣＭ１は、パワーモジュールＰＭを制御する上で好ましい構成にすることが可能となる。

【0109】

半導体装置Ａ１は、制御モジュールＣＭ１を備えている。したがって、半導体装置Ａ１は、パワーモジュールＰＭにとって好ましい制御が可能となる。

【0110】

本実施形態においては、半導体装置Ａ１のパワーモジュールＰＭが、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を備えている場合を示したが、スイッチング素子Ｑ１の代わりに、ダイオード（たとえばＳｉＣ－ショットキーバリアダイオード）を備えていてもよい。ダイオードは、たとえばアノードがスイッチング素子Ｑ２のドレイン端子に接続され、カソードが端子Ｐに接続される。この場合、ソースセンス信号端子５２２Ａの代わりに、カソード信号端子が設けられる。また、ゲート信号端子５２１Ａが不要となるため、ゲート信号端子５２１Ａを設けなくてもよいし、ゲート信号端子５２１Ａの代わりに、アノード信号端子が設けられてもよい。

【0111】

本実施形態においては、電力端子５１１，５１２が電源端子、電力端子５１３，５１４が出力端子である場合を示したが、これに限定されず、電力端子５１３，５１４が電源端子、電力端子５１１，５１２が出力端子であってもよい。図１８～図２１は、パワーモジュールＰＭ（半導体装置Ａ１）の使用例を示している。図１８～図２１に示す例は、一例であって、これらに限定されない。図１８は、パワーモジュールＰＭをＤＣ／ＡＣインバータに用いた場合を示す回路図である。図１９は、パワーモジュールＰＭをＡＣ／ＤＣコンバータ（整流回路）に用いた場合を示す回路図である。図２０は、パワーモジュールＰＭを降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータに用いた場合を示す回路図である。図２１は、パワーモジュールＰＭを昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータに用いた場合を示す回路図である。図１８および図１９においては、２つのパワーモジュールＰＭを用いたフルブリッジ型である場合を示すが、１つのパワーモジュールＰＭを用いたハーフブリッジ型であってもよい。

【0112】

図１８および図２０の各例示では、電力端子５１１，５１２は電源端子として外部電源ＰＳが接続され、電力端子５１３，５１４は出力端子として負荷ＬＯが接続される。一方、図１９および図２１の各例示では、電力端子５１３，５１４は電源端子として外部電源ＰＳが接続され、電力端子５１１，５１２は出力端子として負荷ＬＯが接続される。また、図１９の例示では、外部電源ＰＳは交流電源であり、図１８，２０，２１の各例示では、外部電源ＰＳは直流電源である。以上のように、半導体装置Ａ１において、電力端子５１１，５１２を電源端子、電力端子５１３，５１４を出力端子としてもよいし、電力端子５１３，５１４を電源端子、電力端子５１１，５１２を出力端子としてもよい。また、電源端子に接続される外部電源は、直流電源であってもよいし、交流電源であってもよい。

【0113】

本開示にかかる制御モジュールおよび半導体装置は、上記した実施形態に限定されるものではない。本開示の制御モジュールおよび半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

【0114】

本開示にかかる制御モジュールおよび半導体装置は、以下の付記に関する実施形態を含む。
付記１．
本体部および電源端子を備えるパワーモジュールを制御する複数の電子部品と、
第１方向において前記パワーモジュールの上に配置され、かつ、前記複数の電子部品が実装された回路基板と、
前記電源端子に導通し、前記回路基板に形成された接続端子と、
を備えており、
前記電源端子は、外部電源から電源電圧が印加され、
前記回路基板は、前記第１方向に見て前記本体部よりも突き出た突出部を含んでおり、
前記接続端子は、前記突出部に配置されている、制御モジュール。
付記２．
前記電源端子は、前記本体部の前記第１方向に直交する第２方向側に配置され、かつ、前記第１方向に見て前記回路基板よりも前記第２方向に突き出ており、
前記突出部は、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向に突き出ている、付記１に記載の制御モジュール。
付記３．
前記電源端子は、前記外部電源の高電位側の端子に接続される第１端子部と、前記外部電源の低電位側の端子に接続される第２端子部とを含んでおり、
前記接続端子は、前記第１端子部に接続されている、付記２に記載の制御モジュール。
付記４．
前記第１端子部と前記第２端子部とは、前記第３方向に並んでおり、
前記突出部は、前記第３方向において、前記第２端子部に対して前記第１端子部が位置する方向に突き出ている、付記３に記載の制御モジュール。
付記５．
前記パワーモジュールは、上アームのスイッチング素子および下アームのスイッチング素子を備えており、
前記複数の電子部品は、前記上アームのスイッチング素子および前記下アームのスイッチング素子の各スイッチング動作を制御する、付記２ないし付記４のいずれか１つに記載の制御モジュール。
付記６．
前記パワーモジュールは、前記各スイッチング動作によって前記電源電圧から変換された電圧を出力する出力端子をさらに備えており、
前記出力端子は、前記第２方向において、前記電源端子が突き出た方向と反対方向に前記回路基板から突き出ている、付記５に記載の制御モジュール。
付記７．
前記接続端子は、前記第２方向において、前記出力端子よりも前記電源端子に近い、付記６に記載の制御モジュール。
付記８．
前記回路基板は、前記第１方向に見て、互いに離間する第１配線パターン、第２配線パターン、および、第３配線パターンを含んでおり、
前記複数の電子部品の各々は、前記第１配線パターン、前記第２配線パターン、および、前記第３配線パターンのいずれかに接続されている、付記５ないし付記７のいずれか１つに記載の制御モジュール。
付記９．
前記パワーモジュールは、前記上アームのスイッチング素子に導通する第１信号端子と、前記下アームのスイッチング素子に導通する第２信号端子とを備えており、
前記第１配線パターンは、前記第１信号端子に導通し、
前記第２配線パターンは、前記第２信号端子に導通する、付記８に記載の制御モジュール。
付記１０．
前記第１信号端子および前記第２信号端子は、前記第１方向に延びる棒状であり、
前記回路基板は、各々が前記第１方向に前記回路基板を貫通する第１端子接続部および第２端子接続部を含んでおり、
前記第１端子接続部は、前記第１信号端子が挿通され、
前記第２端子接続部は、前記第２信号端子が挿通され、
前記第１端子接続部と前記第２端子接続部とは、前記第２方向に並んでいる、付記９に記載の制御モジュール。
付記１１．
前記第１端子接続部と前記第２端子接続部とは、前記第１方向に見て、前記パワーモジュールに重なり、かつ、前記第３方向において、前記回路基板の中央よりも、前記突出部が位置する側に配置されている、付記１０に記載の制御モジュール。
付記１２．
前記第１配線パターンと前記第２配線パターンとは、前記第２方向に並んでおり、
前記第３配線パターンは、前記第１配線パターンおよび前記第２配線パターンのそれぞれと、前記第３方向に並んでいる、付記８ないし付記１１のいずれか１つに記載の制御モジュール。
付記１３．
前記回路基板は、前記第１配線パターンと前記第２配線パターンとの間に配置された第１絶縁領域と、前記第１配線パターンと前記第３配線パターンとの間に配置された第２絶縁領域と、前記第２配線パターンと前記第３配線パターンとの間に配置され第３絶縁領域と、をさらに含む、付記８ないし付記１２のいずれか１つに記載の制御モジュール。
付記１４．
前記複数の電子部品は、前記各スイッチング動作を制御するための信号が入力されるコネクタを含んでおり、当該コネクタは、前記第３配線パターンに接合されている、付記１３に記載の制御モジュール。
付記１５．
前記第１方向に見て、前記コネクタと前記第１絶縁領域とは、前記第３方向に並んでいる、付記１４に記載の制御モジュール。
付記１６．
前記複数の電子部品は、前記上アームのスイッチング素子のスイッチング動作を制御する第１部品群に属する電子部品と、前記下アームのスイッチング素子のスイッチング動作を制御する第２部品群に属する電子部品と、を含んでおり、
前記第１部品群に属する少なくとも１つの電子部品は、前記第１配線パターンに接続されており、前記第２部品群に属する少なくとも１つの電子部品は、前記第２配線パターンに接続されている、付記１３ないし付記１５のいずれか１つに記載の制御モジュール。
付記１７．
前記第１部品群は、前記上アームのスイッチング素子の短絡保護検知回路用の第１ダイオードを含んでおり、
前記回路基板は、前記第１方向に見て、前記接続端子の周囲に配置された第４絶縁領域をさらに含んでおり、
前記第１ダイオードは、前記第４絶縁領域に配置されている、付記１６に記載の制御モジュール。
付記１８．
前記第２部品群は、前記下アームのスイッチング素子の短絡保護検知回路用の第２ダイオードを含んでおり、
前記第２ダイオードは、前記第１絶縁領域に配置されている、付記１６または付記１７に記載の制御モジュール。
付記１９．
前記第１部品群は、前記上アームのスイッチング素子に駆動信号を出力する第１トランジスタを含み、
前記第２部品群は、前記下アームのスイッチング素子に駆動信号を出力する第２トランジスタを含み、
前記第１方向に見て、前記第１トランジスタの向きと前記第２トランジスタの向きとが異なっている、付記１６ないし付記１８のいずれか１つに記載の制御モジュール。
付記２０．
前記回路基板は、複数の絶縁層と、これら絶縁層を介して互いに離間し且つ互いに積層された複数の配線層とを有しており、
前記第１絶縁領域、前記第２絶縁領域、および、前記第３絶縁領域は、前記複数の配線層の各々に形成されており、
前記複数の配線層の各々に形成された前記第１絶縁領域は、前記第１方向に見て、互いに重なり、
前記複数の配線層の各々に形成された前記第２絶縁領域は、前記第１方向に見て、互いに重なり、
前記複数の配線層の各々に形成された前記第３絶縁領域は、前記第１方向に見て、互いに重なる、付記１３ないし付記１９のいずれか１つに記載の制御モジュール。
付記２１．
前記接続端子は、ネジ端子である、付記１ないし付記２０のいずれか１つに記載の制御モジュール。
付記２２．
付記１ないし付記２１のいずれか１つに記載の制御モジュールと、
前記パワーモジュールと、を備える半導体装置。
付記２３．
前記接続端子と前記電源端子とを接続するワイヤハーネスをさらに備える、付記２２に記載の半導体装置。

【符号の説明】

【0115】

Ａ１ ：半導体装置
ＣＭ１ ：制御モジュール
１０Ａ ：上アーム駆動回路
２０Ａ ：下アーム駆動回路
１１，２１ ：絶縁電源部
１１１，２１１：絶縁トランス
１１２，２１２：電源ＩＣ
１２，２２ ：ゲートドライバ部
１２１，２２１：制御ＩＣ
１３，２３ ：プリドライバ部
１３１，２３１：電流制限回路
１３２，１３３，２３２，２３３：トランジスタ
１３４，１３５，２３４，２３５：バイアスコンデンサ
１４，２４ ：サージ保護部
１５，２５ ：短絡保護部
１５１，２５１：ダイオード
１６，２６ ：二次側電源部
１７，２７ ：電圧保護部
１７１，２７１：コンパレータ
Ｒ１，Ｒ２ ：抵抗
３０Ａ ：共通回路
３１ ：入力フィルタ部
３２ ：一次側電源部
３３ ：論理回路部
６０ ：回路基板
６０ａ ：第１端縁
６０ｂ ：第２端縁
６０ｃ ：凹部
Ｌｙ１～Ｌｙ６：配線層
Ｆ１ ：第１パターン領域
Ｆ２ ：第２パターン領域
Ｆ３ ：第３パターン領域
６１，６２，６３：配線パターン
６５～６８ ：絶縁領域
６９ ：突出部
７０ ：端子接続部
７０Ａ ：上アーム端子接続部
７０Ｂ ：下アーム端子接続部
７１Ａ，７１Ｂ：ゲート接続部
７２Ａ，７２Ｂ：ソースセンス接続部
７３Ａ、７３Ｂ：電流センス接続部
ＴＭ ：接続端子
ＣＮＴ１ ：コネクタ
ＰＭ ：パワーモジュール
ＳＷ ：スイッチング回路
Ｑ１，Ｑ２ ：スイッチング素子
ＮＴ ：ナット
５１１～５１４：電力端子
５２ ：信号端子
５２１Ａ，５２１Ｂ：ゲート信号端子
５２２Ａ，５２２Ｂ：ソースセンス信号端子
５２３Ａ，５２３Ｂ：電流センス信号端子
５３ ：ケース
５３１ ：本体部
５３２ ：端子台
５３３，５３４：取付孔
５４ ：天板
ＷＨ ：ワイヤハーネス

【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】