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號公報)，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 號公報)。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號公報以及日本特開2001-358244號公報等公開。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 個半導(dǎo)體元件搭載在多個的一個以上的金屬底板上。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)施例方式以下，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bondingwire 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。
6一方是如(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，S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，集電 極C對應(yīng)漏電極D、發(fā)射極E對應(yīng)源電極S。(實(shí)施例1)首先，對圖1(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1(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)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)Ql、Q2上。第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1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G1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)。S卩，將第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1的集電極C與第1 二極管Dil的陰極K的連接點(diǎn)稱為附 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)Q1與第2半導(dǎo)體開關(guān)Q2的連接點(diǎn)稱為N12節(jié)點(diǎn)。另外，在這里，作為半導(dǎo)體開關(guān)Ql、Q2使用IGBT。當(dāng)取代IGBT，使用例如縱型 MOSFET時，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)的動作是公知的，所以僅對其動作概要進(jìn)行簡單說明。當(dāng)沿著X — Y端子側(cè)流過電流時，在G1-C0M端子之間給予開關(guān)驅(qū)動信號(未圖 示)使第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1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，從Y端子輸出。相反地，當(dāng)沿著Y — X端子側(cè)流過電流時，在G2-C0M端子之間 給予開關(guān)驅(qū)動信號(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Di 1流動，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 的動作原理是眾所周知的，省略其說明。
7
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面上，陽極 A在另一方端面上局部地形成。另外，縱型M0SFET的漏電極D形成在芯片一方端面的整個 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M0SFET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M0SFET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，因為有2個二極管和2個半導(dǎo)體開關(guān)，半導(dǎo)體元件數(shù)共計4個，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。S卩，如果著眼于雙向開關(guān)的接點(diǎn)N1，則連接在節(jié)點(diǎn)m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)m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)。S卩，連接在一個節(jié)點(diǎn)(例如節(jié)點(diǎn)N1)上的多個半導(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，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M0SFET或者雙極型晶體管(f 一，卜，> 7 7夕)來取代IGBT。另外，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的雙向開關(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loi載置有使節(jié)點(diǎn)m側(cè)為接合電極的半導(dǎo)體元件，并持有與節(jié)點(diǎn)m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)Ql、Q2的Gl、G2以及COM端子。因此，如圖4所示，持有與節(jié)點(diǎn)m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。G1、G2、C0M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)m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(〃 > )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)Q1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 (^ )上時的接觸面，所以有時會預(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，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)Nl、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)上時所使用的安裝用孔137。在這里，孔的數(shù)量為1個，但是并不限于此，也可以 在半導(dǎo)體模塊的例如4個角處設(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，S卩，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)Ql、Q2上。第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1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m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。即，如果使用本實(shí)施例，則m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) m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)N1、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、G1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)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Di 1的A電極利用金屬細(xì)線130連接在第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1的E電極上，進(jìn)一步地，第1半導(dǎo)體 開關(guān)Q1的E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。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1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)Q1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)Q1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)的動作進(jìn)行簡單說明。當(dāng)沿著X — Y端子側(cè) 流過電流時，向G1端子給予開關(guān)驅(qū)動信號(未圖示)，使第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1閉合。于是，電 流從X端子側(cè)向第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1 —第1 二極管Dil流動，從Y端子輸出。相反地，當(dāng)沿 著Y — X端子側(cè)流過電流時，向G2端子給予開關(guān)驅(qū)動信號(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，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 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)Q1與第1 二極管的連接點(diǎn)的節(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W2b 節(jié)點(diǎn)。其中，N12a節(jié)點(diǎn)與W2b節(jié)點(diǎn)的任何一個都不具有接合電極，但是m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。即，本實(shí)施例的雙向開關(guān)具有 對應(yīng)節(jié)點(diǎn)附的第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loi載置有使節(jié)點(diǎn)m側(cè)為接合電極的半導(dǎo)體元件，并持有與節(jié) 點(diǎn)m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，在節(jié)點(diǎn)N12a、節(jié)點(diǎn)m2b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)Q1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)Ql、Q2的Gl、G2。因此，如圖9所示，持有與節(jié)點(diǎn)附對應(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。G1、G2端子由于沒有連接接合電極，所以作為G1、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)Q1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)m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)Q1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G1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)m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)m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)Nl、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、m2b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)Q1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)Q1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)的動作進(jìn)行簡單說明。當(dāng)沿X — Y端子側(cè)流 過電流時，向G1端子給予開關(guān)驅(qū)動信號(未圖示)，使第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1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，從Y端子輸出。相反地，當(dāng)沿 Y — X端子側(cè)流過電流時，向G2端子給予開關(guān)驅(qū)動信號(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，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10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)Q1以及第5 二極管Di5的連接點(diǎn)的節(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W2b節(jié)點(diǎn)。其中，N1、N2節(jié)點(diǎn)的任何一個都沒 有接合電極，但是，N12a節(jié)點(diǎn)具有第1半導(dǎo)體開關(guān)Q1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。即，本實(shí)施例的雙向開關(guān)具有對應(yīng)節(jié)點(diǎn) 的第3a金屬底板112a以及對應(yīng)節(jié)點(diǎn)W2b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)側(cè)為接合電極的半導(dǎo)體元件，并 持有與節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的電位，第3b金屬底板112b載置有使節(jié)點(diǎn)W2b側(cè)為接合電極的半 導(dǎo)體元件，并持有與節(jié)點(diǎn)W2b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11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Gl、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)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)W2b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，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10所示的雙向開關(guān)的電路。在對多個半導(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)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)對應(yīng)的第3a金屬底板上，將具 有連接在節(jié)點(diǎn)W2b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)W2b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1(d)所示的雙向開關(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)Q1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)Q1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)的動作簡單地進(jìn)行說明。當(dāng)沿X —Y端子側(cè) 流過電流時，向G2端子給予開關(guān)驅(qū)動信號(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，從Y端子輸出。相反地，當(dāng)沿 Y — X端子側(cè)流過電流時，向G1端子給予開關(guān)驅(qū)動信號(未圖示)，使第1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，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)Q1和第1 二極 管Dil的連接點(diǎn)的節(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W2b 節(jié)點(diǎn)。其中，N1、N2節(jié)點(diǎn)的任何一個都沒有接合電極，但是，N12a節(jié)點(diǎn)具有第1半導(dǎo)體開關(guān) Q1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。即，本實(shí)施例的雙向開關(guān)具有對應(yīng)節(jié) 點(diǎn)m2a的第3a金屬底板112a以及對應(yīng)節(jié)點(diǎn)W2b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)側(cè)為接合電極的半導(dǎo)體元件，并
14持有與節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的電位，第3b金屬底板112b載置有使節(jié)點(diǎn)W2b側(cè)為接合電極的半 導(dǎo)體元件，并持有與節(jié)點(diǎn)W2b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)Q1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)體開關(guān)Ql、Q2的Gl、G2端子。但是，在本實(shí)施例中，由于節(jié)點(diǎn)Nl、N2都不具有接合電 極，所以X端子、Y端子與Gl、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)Q1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)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)W2b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G1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，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)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)對應(yīng)的第3a金屬底板上，將具 有連接在節(jié)點(diǎn)W2b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)W2b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
一種雙向開關(guān)模塊，其具有對多個半導(dǎo)體元件進(jìn)行組合、并使電流可從第1端子向第2端子以及從第2端子向第1端子從而可雙向流過的雙向開關(guān)電路，所述雙向開關(guān)模塊包括成為散熱板并且與第1端子連接的第1金屬底板；成為散熱板并且與第2端子連接的第2金屬底板；設(shè)置在具有一對表面的第1半導(dǎo)體芯片上的第1半導(dǎo)體開關(guān)元件，該第1半導(dǎo)體開關(guān)元件具有設(shè)置在所述第1半導(dǎo)體芯片的一個表面上并且與第1端子連接的第1電極，設(shè)置在所述第1半導(dǎo)體芯片的另一表面上并且成為通向所述第1電極的電流通路的第2電極，以及設(shè)置在所述第1半導(dǎo)體芯片的所述另一表面上并且控制所述第1電極與所述第2電極之間的電流的第3電極，并且所述第1半導(dǎo)體開關(guān)元件載置在所述第1金屬底板上使得所述第1電極和所述第1金屬底板相互面對；設(shè)置在具有一對表面的第2半導(dǎo)體芯片上的第1二極管元件，該第1二極管元件具有設(shè)置在所述第2半導(dǎo)體芯片的一個表面上并且與第1端子連接的第1陰極電極，以及設(shè)置在所述第2半導(dǎo)體芯片的另一表面上的第1陽極電極，并且所述第1二極管元件載置在所述第1金屬底板上使得所述第1陰極電極和所述第1金屬底板相互面對；設(shè)置在具有一對表面的第3半導(dǎo)體芯片上的第2半導(dǎo)體開關(guān)元件，該第2半導(dǎo)體開關(guān)元件具有設(shè)置在所述第3半導(dǎo)體芯片的一個表面上并且與第2端子連接的第4電極，設(shè)置在所述第3半導(dǎo)體芯片的另一表面上并且成為通向所述第4電極的電流通路的第5電極，以及設(shè)置在所述第3半導(dǎo)體芯片的所述另一表面上并且控制所述第4電極與所述第5電極之間的電流的第6電極，并且所述第2半導(dǎo)體開關(guān)元件載置在所述第2金屬底板上使得所述第4電極和所述第2金屬底板相互面對；設(shè)置在具有一對表面的第4半導(dǎo)體芯片上的第2二極管元件，該第2二極管元件具有設(shè)置在所述第4半導(dǎo)體芯片的一個表面上并且與第2端子連接的第2陰極電極，以及設(shè)置在所述第4半導(dǎo)體芯片的另一表面上的第2陽極電極，并且所述第2二極管元件載置在所述第2金屬底板上使得所述第2陰極電極和所述第2金屬底板相互面對；與所述第3電極連接的第1控制端子；與所述第6電極連接的第2控制端子；以及對所述第1陽極電極、所述第2陽極電極、所述第2電極和所述第5電極分別進(jìn)行電連接的電線。
2.一種雙向開關(guān)模塊，其具有對多個半導(dǎo)體元件進(jìn)行組合、并使電流可從第1端子向 第2端子以及從第2端子向第1端子從而可雙向流過的雙向開關(guān)電路，所述雙向開關(guān)模塊 包括第1金屬底板，在該第1金屬底板上載置有第1半導(dǎo)體芯片和第2半導(dǎo)體芯片，所述第 1金屬底板具有比所述第1半導(dǎo)體芯片和所述第2半導(dǎo)體芯片的總面積更大的面積，并且與 第1端子連接；第2金屬底板，在該第2金屬底板上載置有第3半導(dǎo)體芯片和第4半導(dǎo)體芯片，所述第 2金屬底板具有比所述第3半導(dǎo)體芯片和所述第4半導(dǎo)體芯片的總面積更大的面積，并且與 第2端子連接；設(shè)置在所述第1半導(dǎo)體芯片上的第1半導(dǎo)體開關(guān)元件，其具有設(shè)置在所述第1半導(dǎo)體芯片的一個表面上的第1電極，設(shè)置在所述第1半導(dǎo)體芯片的另一表面上并且成為通向所 述第1電極的電流通路的第2電極，以及設(shè)置在所述第1半導(dǎo)體芯片的所述另一表面上并 且控制所述第1電極與所述第2電極之間的電流的第3電極，并且所述第1半導(dǎo)體開關(guān)元 件設(shè)置成使得所述第1電極的表面和所述第1金屬底板的表面相互連接；設(shè)置在所述第2半導(dǎo)體芯片上的第1 二極管元件，其具有設(shè)置在所述第2半導(dǎo)體芯片 的一個表面上的第1陰極電極，以及設(shè)置在所述第2半導(dǎo)體芯片的另一表面上的第1陽極 電極，并且所述第1二極管元件設(shè)置成使得所述第1陰極電極的表面和所述第1金屬底板 的所述表面相互連接；設(shè)置在所述第3半導(dǎo)體芯片上的第2半導(dǎo)體開關(guān)元件，其具有設(shè)置在所述第3半導(dǎo)體 芯片的一個表面上的第4電極，設(shè)置在所述第3半導(dǎo)體芯片的另一表面上并且成為通向所 述第4電極的電流通路的第5電極，以及設(shè)置在所述第3半導(dǎo)體芯片的所述另一表面上并 且控制所述第4電極與所述第5電極之間的電流的第6電極，并且所述第2半導(dǎo)體開關(guān)元 件設(shè)置成使得所述第4電極的表面和所述第2金屬底板的表面相互連接；設(shè)置在所述第4半導(dǎo)體芯片上的第2 二極管元件，其具有設(shè)置在所述第4半導(dǎo)體芯片 的一個表面上的第2陰極電極，以及設(shè)置在所述第4半導(dǎo)體芯片的另一表面上的第2陽極 電極，并且所述第2 二極管元件設(shè)置成使得所述第2陰極電極的表面和所述第2金屬底板 的所述表面相互連接；與所述第3電極連接的第1控制端子；以及與所述第6電極連接的第2控制端子；其中當(dāng)電流從第1端子流向第2端子時，通過向所述第1控制端子提供第1驅(qū)動信號， 使電流流過所述第1金屬底板、所述第1半導(dǎo)體開關(guān)元件、所述第2 二極管元件和所述第2 金屬底板，并且當(dāng)電流從第2端子流向第1端子時，通過向所述第2控制端子提供第2驅(qū)動信號，使電 流流過所述第2金屬底板、所述第2半導(dǎo)體開關(guān)元件、所述第1 二極管元件和所述第1金屬 底板。
3.如權(quán)利要求2所述的雙向開關(guān)模塊，其中所述雙向開關(guān)模塊具有對所述第1陽極電極、所述第2陽極電極、所述第2電極和所述 第5電極分別進(jìn)行電連接的電線。
4.如權(quán)利要求1或3所述的雙向開關(guān)模塊，其中對所述第1陽極電極、所述第2陽極電極、所述第2電極和所述第5電極分別進(jìn)行電連 接的電線是金屬細(xì)線。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的雙向開關(guān)模塊，其中所述第1金屬底板和所述第1端子是整體構(gòu)成的一個金屬板，并且所述第2金屬底板 和所述第2端子是整體構(gòu)成的另一個金屬板。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的雙向開關(guān)模塊，其中所述第1金屬底板和所述第1端子是連續(xù)地連接的金屬板，并且所述第2金屬底板和 所述第2端子是連續(xù)地連接的另外的金屬板。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的雙向開關(guān)模塊，其中所述第1半導(dǎo)體開關(guān)元件和所述第2半導(dǎo)體開關(guān)元件是M0SFET。
8.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的雙向開關(guān)模塊，其中 所述第1半導(dǎo)體開關(guān)元件和所述第2半導(dǎo)體開關(guān)元件是IGBT。
9.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的雙向開關(guān)模塊，其中所述第1半導(dǎo)體開關(guān)元件和所述第2半導(dǎo)體開關(guān)元件是雙極型晶體管。
10.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的雙向開關(guān)模塊，其中所述第1半導(dǎo)體開關(guān)元件和所述第2半導(dǎo)體開關(guān)元件是M0SFET，所述第1電極和所述 第4電極是漏電極，所述第2電極和所述第5電極是源電極，并且所述第3電極和所述第6 電極是柵極。
11.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的雙向開關(guān)模塊，其中所述第1半導(dǎo)體開關(guān)元件和所述第2半導(dǎo)體開關(guān)元件是IGBT，所述第1電極和所述第 4電極是集電極，所述第2電極和所述第5電極是發(fā)射極，并且所述第3電極和所述第6電 極是柵極。
12.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的雙向開關(guān)模塊，其中所述第1半導(dǎo)體開關(guān)元件和所述第2半導(dǎo)體開關(guān)元件是雙極型晶體管，所述第1電極 和所述第4電極是集電極，并且所述第2電極和所述第5電極是發(fā)射極。
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H01L25/07GK101866909SQ201010167369
公開日2010年10月20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:瑞薩電子株式會社