專利名稱：雙向開關(guān)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將二極管、三極管等的多個(gè)電力用半導(dǎo)體芯片 (chip)組合構(gòu)成的電力用半導(dǎo)體模塊，特別涉及一種能夠雙方向流過 電流的雙向開關(guān)模塊。
背景技術(shù)：
在電力轉(zhuǎn)換裝置中，使用有能夠雙向流過電流的雙向開關(guān)(例如參照日本特開2001-45772號(hào)公報(bào))，該電力轉(zhuǎn)換裝置是指對將交流電源 整流并實(shí)現(xiàn)平滑化的直流電壓進(jìn)行逆轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成任意頻率的交流電 的變頻器(inverter),或者是將一定頻率的交流電直接轉(zhuǎn)換成任意頻率 的矩陣變換器(matrix converter)等。另外，在使用了AC型等離子體 顯示面板(Plasma Display Panel:以下簡稱"PDP")的平面型顯示裝 置(以下稱為"等離子體顯示裝置")中，也在電力回收電路上使用有 雙向開關(guān)(例如參照日本特開2005-316360號(hào)公報(bào))。對于上述使用了雙向開關(guān)的裝置(例如等離子體顯示裝置)，從基 于制造工時(shí)的縮短或基板尺寸的小型化而使成本降低的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu) 選雙向開關(guān)的模塊化。將雙向開關(guān)等模塊化時(shí)所使用的電力用半導(dǎo)體模塊技術(shù)例如被日 本特開平10-163416號(hào)公報(bào)以及日本特開2001-358244號(hào)公報(bào)等公開。但是，現(xiàn)有的電力用半導(dǎo)體模塊，通常如專利文獻(xiàn)3及4所記載 的那樣，包括使半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱擴(kuò)散的金屬底板、形成有用于裝 配半導(dǎo)體元件芯片的配線圖形的配線層、以及對配線層與金屬底板進(jìn) 行絕緣的絕緣基板。作為絕緣基板，例如氧化鋁、氮化鋁等的陶瓷基 板，或者例如環(huán)氧樹脂制的樹脂絕緣層等是眾所周知的。如果在半導(dǎo)體元件數(shù)量較少的雙向開關(guān)電路上應(yīng)用這樣的隔著絕 緣基板將半導(dǎo)體元件芯片載置在配線層上的現(xiàn)有的模塊技術(shù)，則由于 使用了絕緣基板，和在其上形成的配線層，所以提高了成本。另外， 如果為了降低成本，而使用低價(jià)的樹脂絕緣層的絕緣基板，則由于與 陶瓷基板相比導(dǎo)熱率較低，所以半導(dǎo)體元件所產(chǎn)生的熱量的散熱效果 降低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述課題而提出的，其目的在于提供即可保持良好 的導(dǎo)熱性，又可以降低成本的技術(shù)。用于達(dá)成上述目的的本發(fā)明的雙向開關(guān)模塊是具有組合了多個(gè)半 導(dǎo)體元件并且可雙向流過電流的雙向開關(guān)電路的雙向開關(guān)模塊，其特征在于，包括成為散熱板的至少一塊以上的金屬底板；第1半導(dǎo)體元件，其具有與上述雙向開關(guān)電路的第1節(jié)點(diǎn)連接的接合電極，并且載置在上述金屬底板上；和第2半導(dǎo)體元件，其具有與上述雙向開關(guān) 電路的第2節(jié)點(diǎn)連接的接合電極，并且載置在上述金屬底板上，其中， 上述第1以及第2半導(dǎo)體元件的上述接合電極與上述金屬底板為同一 電位，并且，上述金屬底板與上述各半導(dǎo)體元件的非接合電極分別利 用金屬細(xì)線進(jìn)行連接，構(gòu)成上述雙向開關(guān)電路。這樣，根據(jù)本發(fā)明，金屬底板由一塊以上的金屬底板構(gòu)成，將具 有連接在構(gòu)成雙向開關(guān)電路的各節(jié)點(diǎn)上的同一電位的接合電極的半導(dǎo) 體元件，經(jīng)由上述接合電極直接載置在分別對應(yīng)每一上述節(jié)點(diǎn)的上述 各金屬底板上，組成雙向開關(guān)電路。因此，不利用經(jīng)由絕緣基板將半 導(dǎo)體元件芯片載置在配線層上的現(xiàn)有的模塊技術(shù)，就能夠?qū)?gòu)成雙向 開關(guān)電路的多個(gè)半導(dǎo)體元件搭載在多個(gè)的一個(gè)以上的金屬底板上。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于沒有使用絕緣基板與配線層，所以 能夠?qū)崿F(xiàn)成本降低，并且，由于沒有絕緣基板，所以導(dǎo)熱性變好，能 夠獲得提高半導(dǎo)體元件的可靠性的效果。


圖1為表示本發(fā)明的雙向開關(guān)的多個(gè)電路形式的示意圖。 圖2為實(shí)施例1的雙向開關(guān)的電路圖。 圖3為構(gòu)成雙向開關(guān)的半導(dǎo)體元件的截面構(gòu)成的示意圖。 圖4為實(shí)施例1的雙向開關(guān)模塊的主要部分構(gòu)成圖。
圖5為表示搭載在圖4的第2金屬底板上的第2半導(dǎo)體開關(guān)和第2 二極管的截面的示意圖。圖6為實(shí)施例2的雙向開關(guān)的電路圖。圖7為實(shí)施例2的雙向開關(guān)模塊的主要部分構(gòu)成圖。圖8為實(shí)施例3的雙向開關(guān)的電路圖。圖9為實(shí)施例3的雙向開關(guān)模塊的主要部分構(gòu)成圖。圖10為實(shí)施例4的雙向開關(guān)的電路圖。圖11為實(shí)施例4的雙向開關(guān)模塊的主要部分構(gòu)成圖。圖12為實(shí)施例5的雙向開關(guān)的電路圖。圖13為實(shí)施例5的雙向開關(guān)模塊的主要部分構(gòu)成圖。
具體實(shí)施方式
以下，利用附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，在所 有圖中，對于具有相同功能的部分利用同一符號(hào)加以表示，并且對做 過一次說明的部分，為了避免麻煩，而省略重復(fù)的說明。本實(shí)施方式的雙向開關(guān)模塊的特征在于，不使用絕緣基板和形成 有配線圖形的配線層，而是將半導(dǎo)體元件直接載置在作為散熱板的金 屬底板上。這種情況下，由于金屬底板與半導(dǎo)體元件直接進(jìn)行電連接， 所以金屬底板具有半導(dǎo)體元件的接合在金屬底板上的接合電極所持有 的電位。因此，要利用至少一塊以上的金屬底板來構(gòu)成金屬底板，并 在每一塊金屬底板上，載置具有同一電位的接合電極的多個(gè)半導(dǎo)體元 件。并且將各半導(dǎo)體元件之間利用金屬細(xì)線進(jìn)行連接(例如bonding wire:焊線)，作為整體構(gòu)成雙向開關(guān)電路。圖1表示本實(shí)施方式的雙向開關(guān)的多個(gè)電路形式(a)至(d)。如 圖1所示，雙向開關(guān)包括連接在開關(guān)兩端間(X端子與Y端子之間) 的第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1、第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2、第1 二極管Dil、第2二 極管Di2。根據(jù)這些半導(dǎo)體元件的組合結(jié)構(gòu)，可以分成兩大組。 一方是 如(a)、 (b)所示的第1組，即，第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1與第2半導(dǎo)體開 關(guān)Q2以逆向的極性串聯(lián)連接(以下稱"逆串聯(lián)連接")，二極管以逆向 的極性并聯(lián)連接(以下稱"逆并聯(lián)連接")在各半導(dǎo)體開關(guān)上。另外， (b)的雙向開關(guān)是在(a)的雙向開關(guān)上將半導(dǎo)體元件的極向反過來。
另一方是如(c)、 (d)所示的第2組，g卩，第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1與第1二極管以同向的極性串聯(lián)連接(以下稱"順串聯(lián)連接")，并且以與其逆向的極性順串聯(lián)連接的第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2和第2 二極管被與上述并 聯(lián)連接。另外，(d)的雙向開關(guān)是在(c)的雙向開關(guān)上將半導(dǎo)體元件 的極向反過來。以下，對本實(shí)施方式的各電路的模塊化進(jìn)行說明。另外，在下述 中，作為半導(dǎo)體開關(guān)利用IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor:絕 緣柵雙極型晶體管)進(jìn)行說明，但是并不限于此，也可以使用MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:金屬氧化物半導(dǎo)體 場效應(yīng)晶體管)或者三極管。另外，在將IGBT換成例如MOSFET時(shí)， 集電極C對應(yīng)漏電極D、發(fā)射極E對應(yīng)源電極S。首先，對圖l (a)的雙向開關(guān)進(jìn)行說明。圖2是實(shí)施例1的雙向開關(guān)電路，也就是對圖l (a)的再記述。如圖2所示，本實(shí)施例的雙向開關(guān)構(gòu)成如下，在X—Y端子之間 將第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql作為X端子側(cè)，第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql與第2半導(dǎo) 體開關(guān)Q2在發(fā)射極側(cè)逆串聯(lián)連接，第1 二極管Dil、第2 二極管Di2 分別逆并聯(lián)連接在各半導(dǎo)體開關(guān)Q1、 Q2上。第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql的柵極G、第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的柵極G、以 及第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1與第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的發(fā)射極E，為了控制半 導(dǎo)體開關(guān)而向外部引出，分別連接在Gl端子、G2端子、COM端子上。在這里，為了使以下的說明容易，而將電路元件的連接點(diǎn)(交點(diǎn)) 稱為節(jié)點(diǎn)(Node)。即，將第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1的集電極C與第l二極 管Dil的陰極K的連接點(diǎn)稱為Nl節(jié)點(diǎn)，將第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的集電 極C與第2 二極管Di2的陰極K的連接點(diǎn)稱為N2節(jié)點(diǎn)，將第1半導(dǎo) 體開關(guān)Ql與第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的連接點(diǎn)稱為N12節(jié)點(diǎn)。另夕卜，在這里，作為半導(dǎo)體開關(guān)Q1、Q2使用IGBT。當(dāng)取代IGBT， 使用例如縱型MOSFET時(shí)，由于形成逆并聯(lián)連接的寄生二極管，所以 半導(dǎo)體元件外沒有必要逆并聯(lián)連接二極管Dil、 Di2。由于雙向開關(guān)的動(dòng)作是公知的，所以僅對其動(dòng)作概要進(jìn)行簡單說明。
當(dāng)沿著X—Y端子側(cè)流過電流時(shí)，在Gl—COM端子之間給予開 關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(未圖示)使第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql閉合。于是，電流從X 端子側(cè)向第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1 —第2二極管Di2流動(dòng)，從Y端子輸出。 相反地，當(dāng)沿著Y—X端子側(cè)流過電流時(shí)，在G2—COM端子之間給 予幵關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(未圖示)使第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2閉合。于是，電流從 Y端子側(cè)向第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2—第1 二極管Dil流動(dòng)，從X端子輸出。 這樣，在雙方向上發(fā)揮開關(guān)的作用。下面，在對本實(shí)施例的主要部分進(jìn)行說明之前，利用圖3對將半 導(dǎo)體元件直接載置在作為散熱板的金屬底板上時(shí)的半導(dǎo)體元件的接合 電極進(jìn)行說明。圖3為構(gòu)成雙向開關(guān)的半導(dǎo)體元件的截面構(gòu)成的示意圖。圖3 (a) 是二極管的構(gòu)成圖，圖3 (b)為縱型MOSFET的構(gòu)成圖，圖3 (c) 為IGBT的構(gòu)成圖。另外，這些半導(dǎo)體元件的動(dòng)作原理是眾所周知的， 省略其說明。從圖3可以看出，二極管的陰極K形成在二極管芯片的一方端面 的整個(gè)面上，陽極A在另一方端面上局部地形成。另外，縱型MOSFET 的漏電極D形成在芯片一方端面的整個(gè)面上，源電極S與柵極G在另 一方端面上局部地形成。另外，同樣地，IGBT的集電極C形成在芯片 一方端面的整個(gè)面上，發(fā)射極E與柵極G在另一方端面上局部地形成。 因此，通常利用陰極K面進(jìn)行金屬底板與二極管的接合，利用漏電極 D面進(jìn)行金屬底板與MOSFET的接合。另外，在IGBT的情況下，則 利用集電極C面來進(jìn)行。以下為了方便說明，將這些半導(dǎo)體元件的與 金屬底板接合的電極稱為"接合電極"(也稱為表面電極)。即，作為 與金屬底板接合的接合電極，在二極管中為陰極K，在MOSFET中為 漏電極D、在IGBT中為集電極C。接著，對作為散熱板的金屬板的數(shù)量進(jìn)行說明。但是，如果考慮不使用絕緣基板，而將半導(dǎo)體元件直接載置在金 屬底板上的模塊化，則金屬底板具有所載置的半導(dǎo)體元件的接合電極 (例如陰極K、漏電極D、集電極C)持有的電位。因此，如果半導(dǎo)體 元件的接合電極所持有的電位不同，則需要不同的電位數(shù)的金屬底板。 從而，如果使半導(dǎo)體元件與金屬底板簡單地一一對應(yīng)，則從圖2可以
看出，在本實(shí)施例的雙向開關(guān)中，因?yàn)橛?個(gè)二極管和2個(gè)半導(dǎo)體開 關(guān)，半導(dǎo)體元件數(shù)共計(jì)4個(gè)，所以需要4塊金屬底板。 .因此，本發(fā)明人等考慮到減少金屬底板，并利用后述的電路特征， 來減少金屬底板的數(shù)量。艮口，如果著眼于雙向開關(guān)的接點(diǎn)Nl，則連接在節(jié)點(diǎn)N1上的第1 二極管Dil的陰極K(接合電極)和第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1的集電極C(接 合電極)同為節(jié)點(diǎn)N1側(cè)。另外，連接在節(jié)點(diǎn)2上的第2二極管Di2的 陰極K (接合電極)與第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的集電極C (接合電極)同 為節(jié)點(diǎn)N2側(cè)。即，連接在一個(gè)節(jié)點(diǎn)(例如節(jié)點(diǎn)NO上的多個(gè)半導(dǎo)體 元件(例如第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1、第1 二極管Dil)經(jīng)由其接合電極連 接在所述節(jié)點(diǎn)上時(shí)，可以經(jīng)由各半導(dǎo)體元件的接合電極載置在一塊金 屬底板上(詳細(xì)內(nèi)容在圖4中敘述)。由此，可以使金屬底板的數(shù)量為 兩塊(換言之，可以使金屬底板的數(shù)量最優(yōu)化)，再加上不使用絕緣基 板、導(dǎo)電層，從而能夠進(jìn)一步降低成本。下面，對本發(fā)明的實(shí)施例1的主要部分進(jìn)行說明。圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的雙向開關(guān)模塊的主要部分構(gòu)成圖。在圖4 中，省去密封樹脂，從半導(dǎo)體元件一側(cè)觀察在2塊金屬底板上載置著 半導(dǎo)體元件的雙向開關(guān)模塊。并且，作為半導(dǎo)體開關(guān)，在這里使用 IGBT。當(dāng)然，也可以使用MOSFET或者雙極型晶體管(^一求一，卜 ，:/、^7夕)來取代IGBT。另夕卜，在這里，將雙向開關(guān)模塊密封在類 似所謂的T03P的半導(dǎo)體封裝中。在圖4的雙向幵關(guān)模塊上，金屬底板由第1金屬底板101與第2 金屬底板102構(gòu)成，第1金屬底板101載置有使節(jié)點(diǎn)Nl側(cè)為接合電極 的半導(dǎo)體元件，并持有與節(jié)點(diǎn)N1對應(yīng)的電位，第2金屬底板102載置 有使節(jié)點(diǎn)N2側(cè)為接合電極的半導(dǎo)體元件，并持有與節(jié)點(diǎn)N2對應(yīng)的電 位。另外，由于在節(jié)點(diǎn)N12上沒有連接使節(jié)點(diǎn)N12側(cè)為接合電極的半 導(dǎo)體元件，所以不存在持有與節(jié)點(diǎn)12對應(yīng)的電位的金屬底板。具體而言，在第1金屬底板101上載置有第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1和第 1 二極管Dil ，在第2金屬底板102上載置有第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2和第 2二極管Di2。另外，符號(hào)135表示半導(dǎo)體元件的搭載區(qū)域。從圖2可以看出，雙向開關(guān)具有成為電流通路的端子的X、 Y端
子、和用于控制半導(dǎo)體開關(guān)Q1、 Q2的G1、 G2以及COM端子。因此， 如圖4所示，持有與節(jié)點(diǎn)Nl對應(yīng)的電位的第1金屬底板101具有從芯 片搭載基部引出的X端子，持有與節(jié)點(diǎn)N2對應(yīng)的電位的第2金屬底 板102也具有從芯片搭載基部引出的Y端子。Gl、 G2、 COM端子由 于沒有與接合電極連接，所以作為G1端子、G2端子、COM端子的管 腳分別單獨(dú)地與金屬底板分開設(shè)置。圖5為表示搭載在圖4的第2金屬底板102上的第2半導(dǎo)體開關(guān) Q2與第2 二極管Di2的截面的示意圖。接著，對雙向開關(guān)模塊的配線(wiring:布線)進(jìn)行說明。由于半 導(dǎo)體元件的接合電極接合在對應(yīng)的金屬底板上而進(jìn)行連接，因此主要 對非接合電極的配線連接進(jìn)行說明。在圖4中，第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1與第1 二極管Dil分別經(jīng)由接合電 極載置在對應(yīng)節(jié)點(diǎn)Nl的第1金屬底板101上。并且第1 二極管Dil的 A (陽極)電極利用金屬細(xì)線(wire:金屬絲)130通過例如壓焊法(基 于焊接或者碰撞(^乂:7。)的連接)連接在第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1的E(發(fā) 射極)電極上，進(jìn)一步地，第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1的E (發(fā)射極)電極利 用金屬細(xì)線130連接在COM端子上。另外，第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql的 G (柵極)電極利用金屬細(xì)線130連接在G1端子上。同樣地，第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2與第2 二極管Di2分別經(jīng)由接合電極 載置在對應(yīng)節(jié)點(diǎn)N2的第2金屬底板102上。并且第2 二極管Di2的A 電極利用金屬細(xì)線(電線)130連接在第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的E電極上， 進(jìn)一步地，第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的E電極利用金屬細(xì)線130連接在COM 端子上。另外，第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的G (柵極)電極利用金屬細(xì)線 130連接在G2端子上。通過上述連接，構(gòu)成圖2所示的雙向開關(guān)的電路。在對多個(gè)半導(dǎo) 體元件之間進(jìn)行布線之后，利用未圖示的導(dǎo)熱性良好的樹脂進(jìn)行密封， 制成雙向開關(guān)模塊。另外，由于金屬底板的與半導(dǎo)體元件搭載區(qū)域相反側(cè)的表面成為 安裝在散熱片(7^y)上時(shí)的接觸面，所以有時(shí)會(huì)預(yù)先在該表面上 形成較薄的絕緣膜。因此，當(dāng)然可以采用如下結(jié)構(gòu)，即，在對雙向開 關(guān)模塊利用樹脂進(jìn)行密封時(shí)，不僅是半導(dǎo)體元件搭載區(qū)域側(cè)，也對安
裝散熱片一側(cè)的表面?zhèn)容^薄地進(jìn)行覆蓋。當(dāng)然，考慮到金屬底板的電 位和導(dǎo)熱性，樹脂的絕緣膜的厚度要設(shè)定為規(guī)定的厚度。如上所述，在本實(shí)施例中，沒有使用形成有配線圖的配線層和對 金屬底板與配線層之間進(jìn)行絕緣的絕緣基板，而是將具有連接在構(gòu)成 雙向開關(guān)電路的各節(jié)點(diǎn)(本實(shí)施例中為節(jié)點(diǎn)N1、 N2)上的同一電位的接合電極(例如K電極、D電極、C電極)的半導(dǎo)體元件直接載置在與上述各節(jié)點(diǎn)分別對應(yīng)的金屬底板上，構(gòu)成雙向開關(guān)模塊。從而，能 夠?qū)崿F(xiàn)降低雙向開關(guān)模塊的成本。并且也能夠使金屬底板的數(shù)量最優(yōu) 化。另外，由于沒用利用絕緣基板，所以能夠使半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱 量直接擴(kuò)散至金屬底板上，散熱特性良好，能夠提高半導(dǎo)體元件的可 靠性。另外，本實(shí)施例與后述的其他實(shí)施例不同，由于能夠共同連接第1半導(dǎo)體開關(guān)與第2半導(dǎo)體開關(guān)的E電極，所以具有用于控制第1 半導(dǎo)體開關(guān)和第2半導(dǎo)體開關(guān)的控制電路(未圖示)變得簡單的優(yōu)點(diǎn)。 另外，在本實(shí)施例的雙向開關(guān)模塊中，設(shè)置有將雙向開關(guān)模塊安 裝在例如散熱片(未圖示)上時(shí)所使用的安裝用孔137。在這里，孔的 數(shù)量為1個(gè)，但是并不限于此，也可以在半導(dǎo)體模塊的例如4個(gè)角處 設(shè)置安裝用孔。 (實(shí)施例2)下面，對圖1 (b)所示的雙向開關(guān)進(jìn)行說明。 圖6是實(shí)施例2的雙向開關(guān)的電路，也就是對于圖1 (b)的再次 敘述。如圖6所示，本實(shí)施例的雙向開關(guān)的結(jié)構(gòu)如下，即，在X—Y端 子之間，將第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1作為X端子側(cè)，第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1與 第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2在集電極C側(cè)逆串聯(lián)連接，第l二極管Dil、第2 二極管Di2分別逆并聯(lián)連接在各半導(dǎo)體開關(guān)Ql、 Q2上。第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql的G電極與第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的G電極， 為了控制半導(dǎo)體開關(guān)而被引出到外部，分別連接在G1端子、G2端子 上。另外，在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體開關(guān)Q1、 Q2的E電極由于分別與 X端子、Y端子為相同電位，所以不具有獨(dú)立的端子。從圖2與圖6可以看出，本實(shí)施例的雙向開關(guān)是在實(shí)施例1的雙 向開關(guān)電路中將半導(dǎo)體元件的極向反過來的電路。從而，在N1節(jié)點(diǎn)和N2節(jié)點(diǎn)上沒有連接構(gòu)成雙向開關(guān)電路的半導(dǎo)體元件的接合電極。但是，在N12節(jié)點(diǎn)上連接有第1以及第2半導(dǎo)體開關(guān)的C電極、和第1以及 第2 二極管的K電極的接合電極。S卩，如果使用本實(shí)施例，則Nl節(jié) 點(diǎn)和N2節(jié)點(diǎn)沒有金屬底板，N12節(jié)點(diǎn)具有金屬底板。換言之，在本實(shí) 施例中，金屬底板的數(shù)量為1塊。接著，對本發(fā)明實(shí)施例1的主要部分進(jìn)行說明。圖7為實(shí)施例2的雙向開關(guān)模塊的主要部分的構(gòu)成圖。在圖7中， 省去密封樹脂，從半導(dǎo)體元件一側(cè)觀察將半導(dǎo)體元件載置在一塊金屬 底板上的雙向開關(guān)模塊。在圖7的雙向開關(guān)模塊上，如上所述，金屬底板只是第3金屬底 板112，其載置有使節(jié)點(diǎn)N12側(cè)為接合電極的半導(dǎo)體元件，并持有與 節(jié)點(diǎn)N12對應(yīng)的電位。另外，由于在節(jié)點(diǎn)N1上與節(jié)點(diǎn)N2上沒有連接 使各自的節(jié)點(diǎn)側(cè)為接合電極的半導(dǎo)體元件，所以不存在持有對應(yīng)的電 位的金屬底板。具體而言，在第3金屬底板112上載置有第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1、第 2半導(dǎo)體開關(guān)Q2、第1 二極管Dil以及第2 二極管Di2。從圖7可以看出，雙向開關(guān)具有成為電流通路的端子的X、 Y端 子、和用于控制半導(dǎo)體開關(guān)Q1、 Q2的G1、 G2端子。但是，與X、 Y 端子對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)Nl、 N2不持有接合電極。從而，如圖7所示，在本 實(shí)施例中，成為X端子、Y端子、Gl端子、G2端子的管腳與金屬底 板分別單獨(dú)地分開設(shè)置。接著，對雙向開關(guān)模塊的配線進(jìn)行說明。由于半導(dǎo)體元件的接合 電極接合在對應(yīng)的金屬底板上而進(jìn)行連接，所以主要對非接合電極的 配線連接進(jìn)行說明。在圖7中，第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql、第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2、第1 二極 管Dil以及第2 二極管Di2經(jīng)由接合電極載置在與節(jié)點(diǎn)N12對應(yīng)的第 3金屬底板112上。并且，第1 二極管Dil的A電極利用金屬細(xì)線130 連接在第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql的E電極上，進(jìn)一步地，第1半導(dǎo)體開關(guān) Ql的E電極利用金屬細(xì)線130連接在X端子上。另夕卜，第1半導(dǎo)體開 關(guān)Ql的G電極利用金屬細(xì)線130連接在Gl端子上。同樣地，第2 二極管Di2的A電極利用金屬細(xì)線130連接在第2 半導(dǎo)體開關(guān)Q2的E電極上，進(jìn)一步地，第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的E電極 利用金屬細(xì)線130連接在Y端子上，另外，第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的G 電極利用金屬細(xì)線130連接在G2端子上。通過上述連接，構(gòu)成圖6所示的雙向開關(guān)的電路。在對多個(gè)半導(dǎo) 體元件之間進(jìn)行布線之后，利用未圖示的導(dǎo)熱性良好的樹脂進(jìn)行密封， 制成雙向開關(guān)模塊。如上所述，即使是本實(shí)施例，也沒有使用形成有配線圖的配線層 和對金屬底板與配線層之間進(jìn)行絕緣的絕緣基板，而是將具有連接在 節(jié)點(diǎn)N12上的同一電位的接合電極(例如K電極、D電極、C電極) 的半導(dǎo)體元件直接載置在與節(jié)點(diǎn)N12對應(yīng)的金屬底板上，構(gòu)成雙向開 關(guān)模塊。從而，能夠?qū)崿F(xiàn)降低雙向開關(guān)模塊的成本。并且能夠使金屬 底板的數(shù)量最優(yōu)化。特別地，與其它實(shí)施例比較可以看出，本實(shí)施例 是能夠使金屬底板為l塊的唯一實(shí)施例，具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)。另外， 由于沒有利用絕緣基板，所以能夠使半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱量直接擴(kuò)散 至金屬底板，散熱特性良好，能夠提高半導(dǎo)體元件的可靠性。 (實(shí)施例3)下面，對圖1 (c)表示的雙向開關(guān)進(jìn)行說明。 圖8是實(shí)施例3的雙向開關(guān)的電路，也就是對于圖1 (c)的再次 敘述。如圖8所示，本實(shí)施例的雙向開關(guān)，在X—Y端子之間，將X端 子側(cè)作為第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql的集電極C，并在發(fā)射極E側(cè)與第1 二極 管Dil順串聯(lián)連接，然后，按照與其逆向的極性，將Y端子側(cè)作為第 2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的集電極C，并在發(fā)射極E側(cè)與第2 二極管Di2順串 聯(lián)連接，然后，將上述兩部分并列連接。第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql的G電極與第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的G電極， 為了控制半導(dǎo)體開關(guān)而被引出到外部，分別連接在G1端子、G2端子 上。在這里，預(yù)先對本實(shí)施例的雙向開關(guān)的動(dòng)作進(jìn)行簡單說明。當(dāng)沿 著X—Y端子側(cè)流過電流時(shí)，向Gl端子給予開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(未圖示)， 使第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql閉合。于是，電流從X端子側(cè)向第1半導(dǎo)體開 關(guān)Ql—第1 二極管Dil流動(dòng)，從Y端子輸出。相反地，當(dāng)沿著Y—X
端子側(cè)流過電流時(shí)，向G2端子給予開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(未圖示)，使第2 半導(dǎo)體開關(guān)Q2閉合。于是，電流從Y端子側(cè)向第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2— 第2二極管Di2流動(dòng)，從X端子輸出。這樣，在雙方向上發(fā)揮開關(guān)的 作用。為了應(yīng)用本實(shí)施例，對圖8的雙向開關(guān)的電路的特征進(jìn)行考慮。 雙向開關(guān)具有4個(gè)節(jié)點(diǎn)，g卩，也作為X端子的節(jié)點(diǎn)N1，也作為Y端 子的節(jié)點(diǎn)N2，作為第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql與第1 二極管的連接點(diǎn)的N12a 節(jié)點(diǎn)，以及作為第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2與第2 二極管的連接點(diǎn)的N12b節(jié) 點(diǎn)。其中，N12a節(jié)點(diǎn)與N12b節(jié)點(diǎn)的任何一個(gè)都不具有接合電極，但 是N1節(jié)點(diǎn)具有第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1的C電極以及第2二極管Di2的K 電極的接合電極，N2節(jié)點(diǎn)具有第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的C電極以及第1 二極管Dil的K電極的接合電極。g卩，本實(shí)施例的雙向開關(guān)具有對應(yīng) 節(jié)點(diǎn)Nl的第1金屬底板101和對應(yīng)節(jié)點(diǎn)N2的第2金屬底板102。接著，對本發(fā)明的實(shí)施例1的主要部分進(jìn)行說明。圖9是實(shí)施例3的雙向開關(guān)模塊的主要部分構(gòu)成圖。在圖9中， 省去密封樹脂，從半導(dǎo)體元件側(cè)觀察將半導(dǎo)體元件載置在2塊金屬底 板上的雙向開關(guān)模塊。在圖9的雙向開關(guān)模塊上，如上所述，金屬底板由第1金屬底板 101與第2金屬底板102構(gòu)成，第1金屬底板101載置有使節(jié)點(diǎn)Nl側(cè) 為接合電極的半導(dǎo)體元件，并持有與節(jié)點(diǎn)N1對應(yīng)的電位，第2金屬底 板102載置有使節(jié)點(diǎn)N2側(cè)為接合電極的半導(dǎo)體元件，并持有與節(jié)點(diǎn) N2對應(yīng)的電位。另夕卜，在節(jié)點(diǎn)N12a、節(jié)點(diǎn)N12b上，由于沒有連接使 各自節(jié)點(diǎn)側(cè)為接合電極的半導(dǎo)體元件，所以不存在持有對應(yīng)的電位的 金屬底板。具體而言，在第1金屬底板101上載置有第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql和第 2 二極管Di2，在第2金屬底板102上載置有第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2和第 1 二極管Dil。從圖9可以看出，雙向開關(guān)具有成為電流通路端子的X、 Y端子、 和用于控制半導(dǎo)體開關(guān)Q1、 Q2的G1、 G2。因此，如圖9所示，持有 與節(jié)點(diǎn)Nl對應(yīng)的電位的第1金屬底板101具有從芯片搭載基部引出的 X端子，持有與節(jié)點(diǎn)N2對應(yīng)的電位的第2金屬底板102也具有從芯片
搭載基部引出的Y端子。Gl、 G2端子由于沒有連接接合電極，所以 作為Gl、 G2端子的管腳與金屬底板分別單獨(dú)地分開設(shè)置。接著，對雙向開關(guān)模塊的配線(布線)進(jìn)行說明。由于半導(dǎo)體元 件的接合電極接合在對應(yīng)的金屬底板上而進(jìn)行連接，所以主要對非接 合電極的配線連接進(jìn)行說明。在圖9中，第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql與第2 二極管Di2分別經(jīng)由接合電 極載置在對應(yīng)節(jié)點(diǎn)Nl的第1金屬底板101上。另外，第2半導(dǎo)體開關(guān) Q2與第1 二極管Dil分別借助接合電極載置在對應(yīng)節(jié)點(diǎn)N2的第2金 屬底板102上。并且，第2二極管Di2的A電極經(jīng)由配線板132利用 金屬細(xì)線130連接在第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的E電極上，第1半導(dǎo)體開關(guān) Ql的E電極利用金屬細(xì)線130連接在第1 二極管Dil的A電極上。另 外，第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1、第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的G電極利用金屬細(xì)線 130分別連接在Gl端子和G2端子上。通過上述連接，構(gòu)成圖8所示的雙向開關(guān)的電路。在對多個(gè)半導(dǎo) 體元件之間進(jìn)行布線之后，利用未圖示的導(dǎo)熱性良好的樹脂進(jìn)行密封， 制成雙向開關(guān)模塊。如上所述，即使在本實(shí)施例中，也沒有使用形成有配線圖的配線 層以及對金屬底板和配線層之間進(jìn)行絕緣的絕緣基板，而是將具有連 接在節(jié)點(diǎn)N1上的同一電位的接合電極(例如K電極、D電極、C電極) 的半導(dǎo)體元件直接載置在與節(jié)點(diǎn)N1對應(yīng)的第1金屬底板上，將具有連 接在節(jié)點(diǎn)N2上的同一電位的接合電極(例如K電極、D電極、C電極) 的半導(dǎo)體元件直接載置在與節(jié)點(diǎn)N2對應(yīng)的第2金屬底板上，構(gòu)成雙向 開關(guān)模塊。從而，能夠?qū)崿F(xiàn)降低雙向開關(guān)模塊的成本。并且能夠使金 屬底板的數(shù)量最優(yōu)化。另外，由于沒有使用絕緣基板，所以能夠使半 導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱量直接擴(kuò)散至金屬底板，散熱特性良好，能夠提高 半導(dǎo)體元件的可靠性。 (實(shí)施例4)在實(shí)施例3的雙向開關(guān)中，節(jié)點(diǎn)N1、N2具有接合電極，節(jié)點(diǎn)N12a、 N12b沒有接合電極，但是，可以對電路進(jìn)行變形，使在節(jié)點(diǎn)N12a、 N12b具有接合電極。圖10表示該變形電路。圖10 (a)是實(shí)施例4的雙向開關(guān)的電路，圖10 (b)是用于比較
的實(shí)施例3的雙向開關(guān)的電路。如圖10 (a)所示，本實(shí)施例的雙向開關(guān)，在X—Y端子之間，將 X端子側(cè)作為第1 二極管Dil的A電極，并在第1 二極管Dil的K電 極側(cè)與第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql順串聯(lián)連接，再將第5 二極管Di5逆并聯(lián)連 接在第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1上。并且，按照與其逆向的極性，將Y端子 側(cè)作為第2 二極管Di2的A電極，并在第2 二極管Di2的K電極側(cè)與 第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2順串聯(lián)連接，再將第6 二極管Di6逆并聯(lián)連接在第 2半導(dǎo)體開關(guān)Q2上，其二者并聯(lián)連接。第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql的G電極和第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的G電極， 為了控制半導(dǎo)體開關(guān)被引出到外部，分別連接在G1端子、G2端子上。 另外，在本實(shí)施例中，也作為節(jié)點(diǎn)N1、 N2的X端子、Y端子由于不 具有接合電極，所以與實(shí)施例3不同，具有獨(dú)立的端子。在這里，預(yù)先對本實(shí)施例的雙向開關(guān)的動(dòng)作進(jìn)行簡單說明。當(dāng)沿X —Y端子側(cè)流過電流時(shí)，向Gl端子給予開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(未圖示)，使 第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql閉合。于是，電流從X端子側(cè)向第1 二極管Dil —第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1流動(dòng)，從Y端子輸出。相反地，當(dāng)沿Y—X端 子側(cè)流過電流時(shí)，向G2端子給予開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(未圖示)，使第2半 導(dǎo)體開關(guān)Q2閉合。于是，電流從Y端子側(cè)向第2二極管Di2—第2半 導(dǎo)體開關(guān)Q2流動(dòng)，從X端子輸出。這樣，在雙方向上發(fā)揮開關(guān)的作 用。另外，本實(shí)施例與實(shí)施例3不同，，由于在第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1與 第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的各E電極上沒有串聯(lián)插入二極管，所以以保護(hù)各 半導(dǎo)體開關(guān)為目的，逆并聯(lián)連接有第5二極管Di5、第6二極管Di6。為了應(yīng)用本實(shí)施例，對圖IO的雙向開關(guān)的電路的特征進(jìn)行考慮。 雙向開關(guān)具有4個(gè)節(jié)點(diǎn)，即，也作為X端子的節(jié)點(diǎn)N1，也作為Y端 子的節(jié)點(diǎn)N2，作為第1 二極管Dil和第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql以及第5 二 極管Di5的連接點(diǎn)的N12a節(jié)點(diǎn)，作為第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2和第2 二極 管Di2以及第6二極管Di6的連接點(diǎn)的N12b節(jié)點(diǎn)。其中，Nl、 N2節(jié) 點(diǎn)的任何一個(gè)都沒有接合電極，但是，N12a節(jié)點(diǎn)具有第1半導(dǎo)體開關(guān) Ql的C電極以及第5 二極管Di5、第1 二極管Dil的K電極的接合電 極，N12b節(jié)點(diǎn)具有第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的C電極以及第6 二極管Di6、 第2二極管Di2的K電極的接合電極。g卩，本實(shí)施例的雙向開關(guān)具有 對應(yīng)節(jié)點(diǎn)N12a的第3a金屬底板112a以及對應(yīng)節(jié)點(diǎn)N12b的第3b金屬 底板112b。接著，對本發(fā)明的實(shí)施例4的主要部分進(jìn)行說明。 圖11是實(shí)施例4的雙向開關(guān)模塊的主要部分構(gòu)成圖。在圖11中， 省去密封樹脂，從半導(dǎo)體元件側(cè)對在2塊金屬底板上載置有半導(dǎo)體元 件的雙向開關(guān)模塊進(jìn)行觀察。在圖11的雙向開關(guān)模塊上，如上所述，金屬底板由第3a金屬底 板112a和第3b金屬底板112b構(gòu)成，第3a金屬底板112a載置有使節(jié) 點(diǎn)N12a側(cè)為接合電極的半導(dǎo)體元件，并持有與節(jié)點(diǎn)N12a對應(yīng)的電位， 第3b金屬底板112b載置有使節(jié)點(diǎn)N12b側(cè)為接合電極的半導(dǎo)體元件， 并持有與節(jié)點(diǎn)N12b對應(yīng)的電位。在節(jié)點(diǎn)N1、節(jié)點(diǎn)N2上，由于沒有 連接使各節(jié)點(diǎn)側(cè)為接合電極的半導(dǎo)體元件，所以不存在持有對應(yīng)電位 的金屬底板。具體而言，在第3a金屬底板112a上載置有第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1、 第5 二極管Di5以及第1 二極管Dil ，在第3b金屬底板112b上載置有 第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2、第6 二極管Di6以及第2 二極管Di2。從圖ll可以看出，雙向開關(guān)具有成為電流通路的端子的X、 Y端 子，以及用于控制半導(dǎo)體開關(guān)Q1、 Q2的G1、 G2。但是在本實(shí)施例中， 由于節(jié)點(diǎn)N1、 N2都不具有接合電極，所以X端子、Y端子與G1、 G2 端子同樣，管腳分別單獨(dú)設(shè)置。下面，對雙向開關(guān)模塊的配線(布線)進(jìn)行說明。由于半導(dǎo)體元 件的接合電極接合在對應(yīng)的金屬底板上而進(jìn)行連接，所以主要對非接 合電極的配線連接進(jìn)行說明。在圖11中，第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1、第5 二極管Di5以及第1 二極 管Dil分別借助接合電極載置在對應(yīng)節(jié)點(diǎn)N12a的第3a金屬底板112a 上。并且，第1 二極管Dil的A電極利用金屬細(xì)線130連接在X端子 上。另外，第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1的G電極利用金屬細(xì)線130連接在G1 端子上，E電極利用金屬細(xì)線130連接在第5 二極管Di5的A電極上， 同時(shí)利用金屬細(xì)線130連接在兼作配線板的Y端子上。同樣地，第2 半導(dǎo)體開關(guān)Q2、第6 二極管Di6以及第2 二極管Di2分別借助接合電 極載置在對應(yīng)節(jié)點(diǎn)N12b的第3b金屬底板112b上。并且，第2 二極管 Di2的A電極利用金屬細(xì)線130連接在兼作配線板的Y端子上。另外， 第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的G電極利用金屬細(xì)線130連接在G2端子上，E 電極利用金屬細(xì)線130連接在第6二極管Di6的A電極上，同時(shí)，利 用金屬細(xì)線130連接在X端子上。通過上述連接，構(gòu)成圖IO所示的雙向開關(guān)的電路。在對多個(gè)半導(dǎo) 體元件之間進(jìn)行布線之后，利用未圖示的導(dǎo)熱性良好的樹脂進(jìn)行密封， 制成雙向開關(guān)模塊。如上所述，本實(shí)施例也沒有使用形成有配線圖的配線層以及對金 屬底板與配線層之間進(jìn)行絕緣的絕緣基板，而是將具有連接在節(jié)點(diǎn) N12a上的同一電位的接合電極(例如K電極、D電極、C電極)的半 導(dǎo)體元件直接載置在與節(jié)點(diǎn)N12a對應(yīng)的第3a金屬底板上，將具有連 接在節(jié)點(diǎn)N12b上的同一電位的接合電極(例如K電極、D電極、C 電極)的半導(dǎo)體元件直接載置在與節(jié)點(diǎn)N12b對應(yīng)的第3b金屬底板上， 構(gòu)成雙向開關(guān)模塊。從而，能夠?qū)崿F(xiàn)降低雙向開關(guān)模塊的成本。并且 能夠使金屬底板的數(shù)量最優(yōu)化。另外，由于沒有使用絕緣基板，所以 能夠使半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱量直接擴(kuò)散至金屬底板，散熱特性良好， 能夠提高半導(dǎo)體元件的可靠性。 (實(shí)施例5)下面，對圖l (d)所示的雙向幵關(guān)進(jìn)行說明。 圖12是實(shí)施例5的雙向開關(guān)的電路，也就是對于圖1 (d)的再次 記述。如圖12所示，實(shí)施例5的雙向開關(guān)的電路是在實(shí)施例3的雙向開 關(guān)電路上將半導(dǎo)體元件的極向反過來的電路。即，在X—Y端子之間， 將X端子側(cè)作為第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql的E電極，并在C電極側(cè)與第1 二極管Dil順串聯(lián)連接，然后，按照與其逆向的極性，將Y端子側(cè)作 為第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的E電極，并在C電極側(cè)與第2 二極管Di2順 串聯(lián)連接，其二者并聯(lián)連接。第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql的G電極與第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的G電極為 了控制半導(dǎo)體開關(guān)被引出到外部，并分別連接在G1端子、G2端子上。 另外，在本實(shí)施例中，也作為節(jié)點(diǎn)N1、 N2的X端子、Y端子不具有 接合電極，所以具有獨(dú)立的端子。
在這里，預(yù)先對本實(shí)施例的雙向開關(guān)的動(dòng)作簡單地進(jìn)行說明。當(dāng) 沿X —Y端子側(cè)流過電流時(shí)，向G2端子給予開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(未圖示)，使第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2閉合。于是，電流從X端子側(cè)向第2二極管Di2 —第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2流動(dòng)，從Y端子輸出。相反地，當(dāng)沿Y—X端 子側(cè)流過電流時(shí)，向Gl端子給予開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(未圖示)，使第l半 導(dǎo)體開關(guān)Q1閉合。于是，電流從Y端子側(cè)向第1 二極管Dil —第1半 導(dǎo)體開關(guān)Q1流動(dòng)，從X端子輸出。這樣，在雙方向上發(fā)揮開關(guān)的作 用。為了應(yīng)用本實(shí)施例，考慮圖12的雙向開關(guān)的電路的特征。雙向開 關(guān)具有4個(gè)節(jié)點(diǎn)，即，也作為X端子的節(jié)點(diǎn)N1，也作為Y端子的節(jié) 點(diǎn)N2，作為第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql和第1 二極管Dil的連接點(diǎn)的N12a 節(jié)點(diǎn)，作為第2 二極管Di2和第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的連接點(diǎn)的N12b節(jié) 點(diǎn)。其中，Nl、 N2節(jié)點(diǎn)的任何一個(gè)都沒有接合電極，但是，N12a節(jié) 點(diǎn)具有第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql的C電極以及第1 二極管Dil的K電極的 接合電極，N12b節(jié)點(diǎn)具有第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的C電極以及第2 二極 管Di2的K電極的接合電極。g卩，本實(shí)施例的雙向開關(guān)具有對應(yīng)節(jié)點(diǎn) N12a的第3a金屬底板112a以及對應(yīng)節(jié)點(diǎn)N12b的第3b金屬底板112b。接著，對本發(fā)明實(shí)施例5的主要部分進(jìn)行說明。圖13是實(shí)施例5的雙向開關(guān)模塊的主要部分構(gòu)成圖。在圖13中， 省去密封樹脂，從半導(dǎo)體元件側(cè)對在2塊金屬底板上載置有半導(dǎo)體元 件的雙向開關(guān)模塊進(jìn)行觀察。在圖13的雙向開關(guān)模塊上，如上所述，金屬底板由第3a金屬底 板112a和第3b金屬底板112b構(gòu)成，第3a金屬底板112a載置有使節(jié) 點(diǎn)N12a側(cè)為接合電極的半導(dǎo)體元件，并持有與節(jié)點(diǎn)N12a對應(yīng)的電位， 第3b金屬底板112b載置有使節(jié)點(diǎn)N12b側(cè)為接合電極的半導(dǎo)體元件， 并持有與節(jié)點(diǎn)N12b對應(yīng)的電位。另外，在節(jié)點(diǎn)N1、節(jié)點(diǎn)N2上，由 于沒有連接使各節(jié)點(diǎn)側(cè)為接合電極的半導(dǎo)體元件，所以不存在持有對 應(yīng)電位的金屬底板。具體而言，在第3a金屬底板112a上載置有第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql以 及第1 二極管Dil，在第3b金屬底板112b上載置有第2半導(dǎo)體開關(guān) Q2以及第2二極管Di2。
從圖13可以看出，雙向開關(guān)具有成為電流通路的端子的X、 Y端子，以及用于控制半導(dǎo)體幵關(guān)Ql、 Q2的Gl、 G2端子。但是，在本 實(shí)施例中，由于節(jié)點(diǎn)N1、 N2都不具有接合電極，所以X端子、Y端 子與G1、 G2端子同樣，管腳分別單獨(dú)設(shè)置。下面，對雙向開關(guān)模塊的配線(布線)進(jìn)行說明。由于半導(dǎo)體元 件的接合電極接合在對應(yīng)的金屬底板上而進(jìn)行連接，所以主要對非接 合電極的配線連接進(jìn)行說明。在圖13中，第1半導(dǎo)體開關(guān)Ql以及第1 二極管Dil分別借助接 合電極載置在對應(yīng)節(jié)點(diǎn)N12a的第3a金屬底板112a上。第2半導(dǎo)體開 關(guān)Q2以及第2 二極管Di2分別借助接合電極載置在對應(yīng)節(jié)點(diǎn)N12b的 第3b金屬底板112b上。并且，第1 二極管Dil的A電極利用金屬細(xì) 線130連接在兼作配線板的Y端子上。另外，第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1的G 電極利用金屬細(xì)線130連接在Gl端子上，E電極利用金屬細(xì)線130連 接在第2二極管Di2的A電極上，同時(shí)，利用金屬細(xì)線130連接在X 端子上。同樣地，第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的G電極利用金屬細(xì)線130連 接在G2端子上，E電極利用金屬細(xì)線130連接在兼作配線板的Y端子 上。通過上述連接，構(gòu)成圖12所示的雙向開關(guān)的電路。在對多個(gè)半導(dǎo) 體元件之間進(jìn)行布線之后，利用未圖示的導(dǎo)熱性良好的樹脂進(jìn)行密封， 制成雙向開關(guān)模塊。如上所述，本實(shí)施例也沒有使用形成有配線圖的配線層以及對金 屬底板與配線層之間進(jìn)行絕緣的絕緣基板，而是將具有連接在節(jié)點(diǎn) N12a上的同一電位的接合電極(例如K電極、D電極、C電極)的半 導(dǎo)體元件直接載置在與節(jié)點(diǎn)N12a對應(yīng)的第3a金屬底板上，將具有連 接在節(jié)點(diǎn)N12b上的同一電位的接合電極(例如K電極、D電極、C 電極)的半導(dǎo)體元件直接載置在與節(jié)點(diǎn)N12b對應(yīng)的第3b金屬底板上， 構(gòu)成雙向開關(guān)模塊。從而，能夠?qū)崿F(xiàn)降低雙向開關(guān)模塊的成本。并且 能夠使金屬底板的數(shù)量最適當(dāng)化。另外，由于沒有使用絕緣基板，所 以能夠使半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱量直接擴(kuò)散至金屬底板，散熱特性良好， 能夠提高半導(dǎo)體元件的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種雙向開關(guān)模塊，其具有對多個(gè)半導(dǎo)體元件進(jìn)行組合，并使電流可雙向流過的雙向開關(guān)電路，其特征在于，包括成為散熱板的至少一塊以上的金屬底板；第1半導(dǎo)體元件，其具有與所述雙向開關(guān)電路的第1節(jié)點(diǎn)連接的接合電極，并且載置在所述金屬底板上；和第2半導(dǎo)體元件，其具有與所述雙向開關(guān)電路的第2節(jié)點(diǎn)連接的接合電極，并且載置在所述金屬底板上，其中，所述第1以及第2半導(dǎo)體元件的所述接合電極與所述金屬底板為同一電位，并且，所述金屬底板與所述各半導(dǎo)體元件的非接合電極分別利用金屬細(xì)線進(jìn)行連接，構(gòu)成所述雙向開關(guān)電路。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙向開關(guān)模塊，其特征在于 所述雙向開關(guān)電路具有形成于其一端的第1節(jié)點(diǎn)N1、形成于另一端的第2節(jié)點(diǎn)N2、以及形成于所述第1節(jié)點(diǎn)Nl與所述第2節(jié)點(diǎn)N2 之間的第3節(jié)點(diǎn)N12。
3. 如權(quán)利要求2所述的雙向開關(guān)模塊，其特征在于 所述雙向開關(guān)電路包括在所述第1節(jié)點(diǎn)Nl與所述第2節(jié)點(diǎn)N2之間，夾著所述第3節(jié)點(diǎn)N12逆串聯(lián)連接的第1半導(dǎo)體開關(guān)以及第2 半導(dǎo)體開關(guān)；與所述第1半導(dǎo)體開關(guān)逆并聯(lián)連接的第1 二極管；和與 所述第2半導(dǎo)體開關(guān)逆并聯(lián)連接的第2 二極管。
4. 如權(quán)利要求3所述的雙向開關(guān)模塊，其特征在于所述第1半導(dǎo)體開關(guān)以及第2半導(dǎo)體開關(guān)的所述第3節(jié)點(diǎn)N12側(cè) 電極是非接合電極的陰極或發(fā)射極。
5. 如權(quán)利要求4所述的雙向開關(guān)模塊，其特征在于 所述金屬底板包括持有與所述第1節(jié)點(diǎn)N1對應(yīng)的電位的第1金屬底板，以及持有與所述第2節(jié)點(diǎn)N2對應(yīng)的電位的第2金屬底板。
6. 如權(quán)利要求5所述的雙向開關(guān)模塊，其特征在于在所述第1金屬底板上，以所述第1半導(dǎo)體開關(guān)的作為接合電極 的漏電極或者集電極為接合面進(jìn)行載置，并且以所述第1 二極管的作為接合電極的陰極為接合面進(jìn)行載置，在所述第2金屬底板上，以所 述第2半導(dǎo)體開關(guān)的作為接合電極的漏電極或者集電極作為接合面進(jìn) 行載置，并且，以所述第2 二極管的作為接合電極的陰極作為接合面 進(jìn)行載置。
7. 如權(quán)利要求3所述的雙向開關(guān)模塊，其特征在于所述第1半導(dǎo)體開關(guān)以及第2半導(dǎo)體開關(guān)的所述第3節(jié)點(diǎn)N12側(cè) 電極是作為接合電極的漏電極或者集電極。
8. 如權(quán)利要求7所述的雙向開關(guān)模塊，其特征在于 所述金屬底板還包含持有與所述第3節(jié)點(diǎn)N12對應(yīng)的電位的第3金屬底板。
9. 如權(quán)利要求8所述的雙向開關(guān)模塊，其特征在于 在所述第3金屬底板上，以所述第1半導(dǎo)體開關(guān)以及第2半導(dǎo)體開關(guān)的作為接合電極的漏電極或者集電極為接合面進(jìn)行載置，并且以 所述第1 二極管以及所述第2 二極管的作為接合電極的陰極為接合面 進(jìn)行載置。
10. 如權(quán)利要求9所述的雙向開關(guān)模塊，其特征在于所述第1半導(dǎo)體開關(guān)以及第2半導(dǎo)體開關(guān)均為MOSFET、 IGBT或者雙極型晶體管的任意一個(gè)。
全文摘要
現(xiàn)有的半導(dǎo)體模塊由于使用了絕緣基板以及在其上形成的配線層，所以提高了成本，為了克服該缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種雙向開關(guān)模塊。其構(gòu)成為，在成為散熱板的第1金屬底板上，載置具有與所述雙向開關(guān)電路的第1節(jié)點(diǎn)連接的接合電極的第1半導(dǎo)體元件，并且同樣地在成為散熱板的第2金屬底板上，載置具有與所述雙向開關(guān)電路的第2節(jié)點(diǎn)連接的接合電極的第2半導(dǎo)體元件。所述第1半導(dǎo)體元件的所述接合電極與所述第1金屬底板為同一電位，并且所述第2半導(dǎo)體元件的所述接合電極與所述第2金屬底板為同一電位。并且，各金屬底板與所述各半導(dǎo)體元件的非接合電極分別利用金屬細(xì)線進(jìn)行連接，構(gòu)成所述雙向開關(guān)電路。
文檔編號(hào)H01L25/00GK101211904SQ20071030589
公開日2008年7月2日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者大澤通孝, 金澤孝光 申請人:株式會(huì)社日立制作所;株式會(huì)社瑞薩科技