JP6918955B2 - Semiconductor module and switching power supply - Google Patents

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Description

本発明は、半導体モジュール及びスイッチング電源装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor module and a switching power supply device.

従来、ハイサイド用スイッチ及びローサイド用スイッチを備える半導体モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照。）。 Conventionally, a semiconductor module including a high-side switch and a low-side switch is known (see, for example, Patent Document 1).

従来の半導体モジュール９００は、図１０及び図１１に示すように、ハイサイド用スイッチ９１０及びローサイド用スイッチ９２０を備え、ハイサイド用スイッチ９１０のソース電極とローサイド用スイッチ９２０のドレイン電極とは、導電性部材９３０を介して電気的に接続されている。従来の半導体モジュール９００においては、ハイサイド用スイッチ９１０とローサイド用スイッチ９２０とを直列に接続した回路を三相備えた構成となっており(図１０参照。)、導電性部材９３０は各回路に対応した多層電流経路バスバーとなっている。従来の半導体モジュール９００においては、ハイサイド用スイッチ９１０のドレイン電極が、下側プレート９７０(図１１参照。)を介して導電性部材９３０と電気的に接続されており、ローサイド用スイッチ９２０のソース電極が上側プレート(図示せず)を介して導電性部材９３０と電気的に接続されている。 As shown in FIGS. 10 and 11, the conventional semiconductor module 900 includes a high-side switch 910 and a low-side switch 920, and the source electrode of the high-side switch 910 and the drain electrode of the low-side switch 920 are conductive. It is electrically connected via the sex member 930. The conventional semiconductor module 900 has a configuration in which a circuit in which a high-side switch 910 and a low-side switch 920 are connected in series is provided in three phases (see FIG. 10), and a conductive member 930 is provided in each circuit. It is a corresponding multi-layer current path bus bar. In the conventional semiconductor module 900, the drain electrode of the high-side switch 910 is electrically connected to the conductive member 930 via the lower plate 970 (see FIG. 11), and is the source of the low-side switch 920. The electrodes are electrically connected to the conductive member 930 via an upper plate (not shown).

特開２０１５−２１１５２４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-21524

ところで、近年、スイッチング電源装置の技術の分野においては、次世代デバイスの進展に伴いデバイスの大電流化及びスイッチングの高速化が進んでいる。しかしながら、従来の半導体モジュール９００において大電流・高速スイッチングの制御を行った場合には、スイッチングに伴うサージの発生を抑制することが困難であり (図３（ｂ）参照。)、サージに起因した誤動作が発生するおそれがある、という問題があった。このような問題は、ＳｉＣやＧａＮといった次世代デバイスを用いて大電流・高速スイッチングの制御をする場合にはより顕著となる。 By the way, in recent years, in the field of switching power supply technology, the current of devices and the speed of switching are increasing with the progress of next-generation devices. However, when high-current / high-speed switching is controlled in the conventional semiconductor module 900, it is difficult to suppress the occurrence of a surge associated with the switching (see FIG. 3B), which is caused by the surge. There was a problem that a malfunction might occur. Such a problem becomes more remarkable when controlling large current / high speed switching using next-generation devices such as SiC and GaN.

そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたものであり、スイッチングに伴うサージの発生を十分抑制することができ、サージに起因した誤動作が発生し難い半導体モジュール及びスイッチング電源装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a semiconductor module and a switching power supply device that can sufficiently suppress the occurrence of a surge due to switching and are less likely to cause a malfunction due to the surge. The purpose is to provide.

［１］本発明の半導体モジュールは、第１ドレイン電極、第１ソース電極及び第１ゲート電極を有するノーマリオン型の第１半導体チップと、第２ドレイン電極、第２ソース電極及び第２ゲート電極を有し、前記第１ソース電極が前記第２ドレイン電極と電気的に接続された状態となるように前記第１半導体チップ上に配置されたノーマリオフ型の第２半導体チップとを有し、前記第１ゲート電極が、前記第２ソース電極と電気的に接続されているカスコードスイッチを２以上備える半導体モジュールであって、前記カスコードスイッチとして、ハイサイド用スイッチ及びローサイド用スイッチを備え、平面的に見て前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの少なくとも一方を取り囲むように導電性部材が配置されており、前記ハイサイド用スイッチの前記第２ソース電極は、少なくとも前記導電性部材を介して前記ローサイド用スイッチの前記第１ドレイン電極と電気的に接続されていることを特徴とする。 [1] The semiconductor module of the present invention includes a normalion type first semiconductor chip having a first drain electrode, a first source electrode and a first gate electrode, and a second drain electrode, a second source electrode and a second gate electrode. The first source electrode has a normally-off type second semiconductor chip arranged on the first semiconductor chip so as to be electrically connected to the second drain electrode. The first gate electrode is a semiconductor module including two or more cascode switches electrically connected to the second source electrode, and the cascode switch includes a high-side switch and a low-side switch, and is planar. As seen, the conductive member is arranged so as to surround at least one of the high-side switch and the low-side switch, and the second source electrode of the high-side switch is via at least the conductive member. The low-side switch is electrically connected to the first drain electrode.

［２］本発明の半導体モジュールにおいては、前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチの少なくとも一方は、平面的に見て矩形形状であり、前記導電性部材は、前記ハイサイド用スイッチの外周を構成する辺のうちの少なくとも３つの辺、又は、前記ローサイド用スイッチの外周を構成する辺のうちの少なくとも３つの辺を取り囲むように配置されたものであることが好ましい。 [2] In the semiconductor module of the present invention, at least one of the high-side switch and the low-side switch has a rectangular shape when viewed in a plane, and the conductive member covers the outer periphery of the high-side switch. It is preferable that it is arranged so as to surround at least three sides of the constituent sides or at least three sides of the outer circumference of the low-side switch.

［３］本発明の半導体モジュールにおいては、前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチはいずれも、平面的に見て長方形形状であり、かつ、前記ハイサイド用スイッチの外周を構成する辺のうち前記長方形形状の長辺にあたる辺が、前記ローサイド用スイッチの外周を構成する辺のうち前記長方形形状の長辺にあたる辺に対して垂直になるように配置されていることが好ましい。 [3] In the semiconductor module of the present invention, both the high-side switch and the low-side switch have a rectangular shape when viewed in a plane, and among the sides forming the outer periphery of the high-side switch. It is preferable that the side corresponding to the long side of the rectangular shape is arranged so as to be perpendicular to the side corresponding to the long side of the rectangular shape among the sides constituting the outer periphery of the low side switch.

［４］本発明の半導体モジュールにおいては、前記導電性部材は、前記ハイサイド用スイッチの前記第２ソース電極と前記ローサイド用スイッチの前記第１ドレイン電極との間の電流経路を避けた位置に、平面的に見て外側に向かって広がっている領域を有し、当該広がっている領域には、端子が設けられていることが好ましい。 [4] In the semiconductor module of the present invention, the conductive member is located at a position avoiding a current path between the second source electrode of the high-side switch and the first drain electrode of the low-side switch. It is preferable that the region has a region extending outward when viewed in a plane, and terminals are provided in the expanding region.

［５］本発明の半導体モジュールにおいては、前記ハイサイド用スイッチの前記第１ゲート電極は、複数本の導電性ワイヤを介して前記導電性部材と電気的に接続されていることが好ましい。 [5] In the semiconductor module of the present invention, it is preferable that the first gate electrode of the high-side switch is electrically connected to the conductive member via a plurality of conductive wires.

［６］本発明の半導体モジュールにおいては、前記ハイサイド用スイッチの前記第１ゲート電極は、複数本の導電性ワイヤを介して前記導電性部材と電気的に接続されており、かつ、平面的に見て、前記導電性部材側における隣接する導電性ワイヤの間隔が、前記第１ゲート電極側における隣接する導電性ワイヤの間隔よりも広くなっていることが好ましい。 [6] In the semiconductor module of the present invention, the first gate electrode of the high-side switch is electrically connected to the conductive member via a plurality of conductive wires and is planar. In view of the above, it is preferable that the distance between the adjacent conductive wires on the conductive member side is wider than the distance between the adjacent conductive wires on the first gate electrode side.

［７］本発明の半導体モジュールにおいては、平面的に見て、前記導電性部材は、前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの一方のスイッチを取り囲むように形成されており、平面的に見て、前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの他方のスイッチを取り囲むように配置された第２の導電性部材をさらに備え、前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの他方のスイッチの前記第２ソース電極は、少なくとも前記第２の導電性部材を介して前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの他方のスイッチの前記第１ゲート電極と電気的に接続されていることが好ましい。 [7] In the semiconductor module of the present invention, when viewed in a plan view, the conductive member is formed so as to surround one of the high-side switch and the low-side switch, and is flat. The high-side switch and the low-side switch are further provided with a second conductive member arranged so as to surround the other switch of the high-side switch and the low-side switch. The second source electrode of the other switch is electrically connected to the first gate electrode of the other switch of the high side switch and the low side switch via at least the second conductive member. Is preferable.

［８］本発明の半導体モジュールにおいては、前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの前記他方のスイッチは、平面的に見て矩形形状であり、前記第２の導電性部材は、前記他方のスイッチの外周を構成する辺のうちの少なくとも３つの辺を取り囲むように形成されたものであることが好ましい。 [8] In the semiconductor module of the present invention, the other switch of the high-side switch and the low-side switch has a rectangular shape when viewed in a plane, and the second conductive member is the same. It is preferable that the switch is formed so as to surround at least three of the sides constituting the outer circumference of the other switch.

［９］本発明の半導体モジュールにおいては、前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの前記他方のスイッチの前記第１ゲート電極は、複数本の導電性ワイヤを介して前記第２の導電性部材と電気的に接続されていることが好ましい。 [9] In the semiconductor module of the present invention, the first gate electrode of the other switch of the high-side switch and the low-side switch is the second conductive wire via a plurality of conductive wires. It is preferably electrically connected to the sex member.

［１０］本発明の半導体モジュールにおいては、前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの前記他方のスイッチの前記第１ゲート電極は、複数本の導電性ワイヤを介して前記第２の導電性部材と電気的に接続されており、かつ、平面的に見て、隣接する前記導電性ワイヤの前記第２の導電性部材側の間隔が、隣接する前記導電性ワイヤの前記第１ゲート電極側の間隔よりも広くなっていることが好ましい。 [10] In the semiconductor module of the present invention, the first gate electrode of the other switch of the high-side switch and the low-side switch is made of the second conductive wire via a plurality of conductive wires. The first gate electrode of the adjacent conductive wire, which is electrically connected to the conductive member and is adjacent to the conductive wire at a distance of the second conductive member side when viewed in a plane. It is preferably wider than the side spacing.

［１１］本発明の半導体モジュールにおいては、前記導電性部材とは離間した位置に配置され、前記ハイサイド用スイッチの前記第１ドレイン電極と接続されている第３の導電性部材をさらに備えることが好ましい。 [11] The semiconductor module of the present invention further includes a third conductive member that is arranged at a position separated from the conductive member and is connected to the first drain electrode of the high-side switch. Is preferable.

［１２］本発明の半導体モジュールにおいては、前記第３の導電性部材及び前記導電性部材は、前記第３の導電性部材及び前記導電性部材によって、前記ハイサイド用スイッチの外周又は前記ローサイド用スイッチの外周を囲むように配置されていることが好ましい。 [12] In the semiconductor module of the present invention, the third conductive member and the conductive member are used for the outer periphery of the high-side switch or the low-side by the third conductive member and the conductive member. It is preferable that the switch is arranged so as to surround the outer circumference of the switch.

［１３］本発明の半導体モジュールにおいては、前記ハイサイド用スイッチの前記第１ドレイン電極と、前記ローサイド用スイッチの前記第２ソース電極とに電気的接続され、前記ハイサイド用スイッチの第２ソース電極と前記ローサイド用スイッチの前記第１ドレイン電極との接続に対し並列に接続されるキャパシタをさらに備えることが好ましい。 [13] In the semiconductor module of the present invention, the first drain electrode of the high-side switch and the second source electrode of the low-side switch are electrically connected to each other, and the second source of the high-side switch is connected. It is preferable to further include a capacitor connected in parallel with respect to the connection between the electrode and the first drain electrode of the low-side switch.

［１４］本発明の半導体モジュールにおいては、前記半導体モジュールは、樹脂封止されており、前記第３の導電性部材の一部と前記第２の導電性部材の一部にはそれぞれ、前記ハイサイド用スイッチの第２ソース電極と前記ローサイド用スイッチの前記第１ドレイン電極との接続に対し並列に接続されるキャパシタを配置するための外部接続用の端子が樹脂から露出した状態で設けられていることが好ましい。 [14] In the semiconductor module of the present invention, the semiconductor module is resin-sealed, and a part of the third conductive member and a part of the second conductive member are each high. An external connection terminal for arranging a capacitor connected in parallel with the connection between the second source electrode of the side switch and the first drain electrode of the low side switch is provided in a state of being exposed from the resin. It is preferable to have.

［１５］本発明の半導体モジュールにおいては、前記第１半導体チップは、前記第２半導体チップよりも高い耐圧を有することが好ましい。 [15] In the semiconductor module of the present invention, the first semiconductor chip preferably has a higher withstand voltage than the second semiconductor chip.

［１６］本発明のスイッチング電源装置は、［１］〜[１５]のいずれかに記載の半導体モジュールを備えることを特徴とする。 [16] The switching power supply device of the present invention is characterized by including the semiconductor module according to any one of [1] to [15].

本発明の半導体モジュール及びスイッチング電源装置によれば、平面的に見てハイサイド用スイッチ及びローサイド用スイッチのうちの少なくとも一方を取り囲むように導電性部材が配置されており、ハイサイド用スイッチの第２ソース電極は、導電性部材の少なくとも一部を介してローサイド用スイッチの第１ドレイン電極と電気的に接続されているため、導電性ワイヤを介して電気的に接続されている場合と比較して、ハイサイド用スイッチのソース電極とローサイド用スイッチのドレイン電極との間の電流経路の断面積を比較的広く、かつ、当該電流経路を比較的短くすることができる。従って、ハイサイド用スイッチの第２ソース電極とローサイド用スイッチの第１ドレイン電極との間の電流経路の寄生インダクタンスを小さくすることができる。その結果、大電流・高速スイッチングの制御を行った場合であっても、スイッチングに伴うサージの発生を十分抑制することができ(図３(ａ)参照。)、サージに起因した誤動作の発生を防ぐことができる。 According to the semiconductor module and the switching power supply device of the present invention, the conductive member is arranged so as to surround at least one of the high-side switch and the low-side switch in a plan view, and the high-side switch is the first. Since the two-source electrode is electrically connected to the first drain electrode of the low-side switch via at least a part of the conductive member, it is compared with the case where it is electrically connected via the conductive wire. Therefore, the cross-sectional area of the current path between the source electrode of the high-side switch and the drain electrode of the low-side switch can be relatively wide and the current path can be relatively short. Therefore, the parasitic inductance of the current path between the second source electrode of the high-side switch and the first drain electrode of the low-side switch can be reduced. As a result, even when high-current / high-speed switching is controlled, the occurrence of surges due to switching can be sufficiently suppressed (see FIG. 3A), and the occurrence of malfunctions due to surges can be prevented. Can be prevented.

本発明の半導体モジュールによれば、平面的に見てハイサイド用スイッチ及びローサイド用スイッチのうちの少なくとも一方を取り囲むように導電性部材が配置されており、ハイサイド用スイッチの第２ソース電極は、導電性部材の少なくとも一部を介してローサイド用スイッチの第１ドレイン電極と電気的に接続されている、すなわち、ハイサイド用スイッチの第２ソース電極は、導電性部材と接続されているため、ハイサイド用スイッチの第１ゲート電極と導電性部材との間を配線すれば容易にハイサイド用スイッチをカスコードスイッチとすることができる。
また、ハイサイド用スイッチの第２ソース電極と第１ゲート電極との間の電流経路の大部分が、断面積が大きい導電性部材であるため、第２ソース電極と第１ゲート電極との間の電流経路の寄生インダクタンスを小さくすることができる。従って、第２ソース電極と第１ゲート電極との間の電流経路においてもスイッチングに伴うサージの発生を十分抑制することができ、第１ゲート電極に対する制御信号がサージの影響を受け難くなり、その結果、サージに起因した誤動作がより確実に発生し難くなる。According to the semiconductor module of the present invention, the conductive member is arranged so as to surround at least one of the high-side switch and the low-side switch in a plan view, and the second source electrode of the high-side switch is , Because it is electrically connected to the first drain electrode of the low side switch via at least a part of the conductive member, that is, the second source electrode of the high side switch is connected to the conductive member. By wiring between the first gate electrode of the high-side switch and the conductive member, the high-side switch can be easily used as a cascode switch.
Further, since most of the current path between the second source electrode and the first gate electrode of the high-side switch is a conductive member having a large cross-sectional area, it is between the second source electrode and the first gate electrode. The parasitic inductance of the current path can be reduced. Therefore, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of a surge due to switching even in the current path between the second source electrode and the first gate electrode, and the control signal for the first gate electrode is less likely to be affected by the surge. As a result, malfunctions due to surges are less likely to occur.

また、本発明の半導体モジュールによれば、上記した構成を有するため、ＳｉＣやＧａＮといった次世代デバイスを用いて大電流・高速スイッチングの制御を行った場合であっても、スイッチングに伴うサージを十分抑制することができ、サージに起因した誤動作が発生し難くなる。 Further, according to the semiconductor module of the present invention, since it has the above-described configuration, even when high-current / high-speed switching is controlled using a next-generation device such as SiC or GaN, the surge associated with switching is sufficient. It can be suppressed, and malfunctions due to surges are less likely to occur.

実施形態１に係る半導体モジュール１の回路図である。It is a circuit diagram of the semiconductor module 1 which concerns on Embodiment 1. 実施形態１に係る半導体モジュール１を示す平面図である。なお、図２中、符号Ｌはリードを示す（図７〜図９において同じ）。また、第２半導体チップ１４，２４の裏面に形成された第２ドレイン電極ＤＨ２，ＤＬ２と第１半導体チップ１２，２２の表面に形成された第１ソース電極ＳＨ１，ＳＬ１とは接合されているため、図２には符号ＤＬ２，ＤＨ２、ＳＨ１，ＳＬ１は現れない。It is a top view which shows the semiconductor module 1 which concerns on Embodiment 1. FIG. In FIG. 2, reference numeral L indicates a lead (same in FIGS. 7 to 9). Further, since the second drain electrodes DH2 and DL2 formed on the back surfaces of the second semiconductor chips 14 and 24 and the first source electrodes SH1 and SL1 formed on the front surfaces of the first semiconductor chips 12 and 22 are bonded to each other. , The reference numerals DL2, DH2, SH1, SL1 do not appear in FIG. 実施形態１に係る半導体モジュール１の効果を説明するために示すグラフである。図３（ａ）は、実施形態１に係る半導体モジュール１のローサイド用スイッチ２０のゲート・ソース間電圧ＶｇｓＬ、ドレイン・ソース間電圧ＶｄｓＬ、導電性部材３０を流れる電流Ｉｄの時間経過を示すグラフである。図３（ｂ）は、比較例１に係る半導体モジュールのローサイド用スイッチのゲート・ソース間電圧ＶｇｓＬ、ドレイン・ソース間電圧ＶｄｓＬ、導電性部材３０を流れる電流Ｉｄの時間経過を示すグラフである。なお、比較例１に係る半導体モジュールは、基本的には、実施形態１に係る半導体モジュール１と同様の構成を有するが、導電性部材が、平面的に見てハイサイド用スイッチ及びローサイド用スイッチのうちのどちらも取り囲んでいない点で実施形態１に係る半導体モジュール１と異なる半導体モジュールである。It is a graph which shows for demonstrating the effect of the semiconductor module 1 which concerns on Embodiment 1. FIG. 3A is a graph showing the passage of time of the gate-source voltage VgsL, the drain-source voltage VdsL, and the current Id flowing through the conductive member 30 of the low-side switch 20 of the semiconductor module 1 according to the first embodiment. be. FIG. 3B is a graph showing the time passage of the gate-source voltage VgsL, the drain-source voltage VdsL, and the current Id flowing through the conductive member 30 of the low-side switch of the semiconductor module according to Comparative Example 1. The semiconductor module according to Comparative Example 1 basically has the same configuration as the semiconductor module 1 according to the first embodiment, but the conductive member is a high-side switch and a low-side switch when viewed in a plan view. It is a semiconductor module different from the semiconductor module 1 according to the first embodiment in that neither of them is surrounded. 実施形態１に係るスイッチング電源装置の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the example of the switching power supply device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係るスイッチング電源装置の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the example of the switching power supply device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係るスイッチング電源装置の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the example of the switching power supply device which concerns on Embodiment 1. FIG. 比較例２に係る半導体モジュールを説明するために示す平面図である。なお、図７においては、説明を簡単にするために、第１半導体チップ２２の第１ドレイン電極ＤＬ１と導電性部材３０との間の導電性ワイヤ、ハイサイド用スイッチ１０と導電性部材３０との間の導電性ワイヤ、ハイサイド用スイッチ１０、ローサイド用スイッチ２０、導電性部材３０及びリードＬ以外の図示を省略している。It is a top view shown for demonstrating the semiconductor module which concerns on Comparative Example 2. FIG. In FIG. 7, for the sake of simplicity, the conductive wire between the first drain electrode DL1 of the first semiconductor chip 22 and the conductive member 30, the high-side switch 10 and the conductive member 30 Illustrations other than the conductive wire between the two, the high-side switch 10, the low-side switch 20, the conductive member 30, and the lead L are omitted. 実施形態２に係る半導体モジュール２を示す平面図である。It is a top view which shows the semiconductor module 2 which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態２に係る半導体モジュール２の裏面側から見た模式的な斜視図である。図９（ａ）は実施形態２に係る半導体モジュール２に外付けのキャパシタ６２を配置したときの斜視図であり、図９（ｂ）は実施形態２に係る半導体モジュール２に外付けのキャパシタ６２を配置する前の斜視図である。なお、図９は、概念を伝えるための模式的な図であり、構成要素やリードＬの数、形状、位置、大きさ等は必ずしも実際の寸法を厳密に反映したものではない。また、図９は、図８の裏面側から見た図になっているため、図８とは左右が逆になっている（左側にハイサイド用スイッチが配置され、右側にローサイド用スイッチが配置されている）。さらにまた、図９において、図８で記載したリードＬ以外のリードの図示を省略している。It is a schematic perspective view seen from the back surface side of the semiconductor module 2 which concerns on Embodiment 2. FIG. 9 (a) is a perspective view when an external capacitor 62 is arranged in the semiconductor module 2 according to the second embodiment, and FIG. 9 (b) is a perspective view when the external capacitor 62 is arranged in the semiconductor module 2 according to the second embodiment. It is a perspective view before arranging. Note that FIG. 9 is a schematic diagram for conveying the concept, and the number, shape, position, size, etc. of the components and leads L do not necessarily accurately reflect the actual dimensions. Further, since FIG. 9 is a view viewed from the back surface side of FIG. 8, the left and right sides are reversed from FIG. 8 (the high side switch is arranged on the left side and the low side switch is arranged on the right side). Has been). Furthermore, in FIG. 9, the illustration of leads other than the lead L shown in FIG. 8 is omitted. 従来の半導体モジュール９００を示す回路図である。なお、図１０中、符号ＤＣは直流電源を示し、符号Ｃは平滑コンデンサを示し、符号Ｍはモータを示す。It is a circuit diagram which shows the conventional semiconductor module 900. In FIG. 10, reference numeral DC indicates a DC power supply, reference numeral C indicates a smoothing capacitor, and reference numeral M indicates a motor. 従来の半導体モジュール９００を示す水平断面図である。It is a horizontal sectional view which shows the conventional semiconductor module 900.

以下、本発明の半導体モジュール及びスイッチング電源装置について、図に示す実施形態に基づいて説明する。なお、各図面は模式図であり、必ずしも実際の寸法を厳密に反映したものではない。 Hereinafter, the semiconductor module and the switching power supply device of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings. It should be noted that each drawing is a schematic view and does not necessarily accurately reflect the actual dimensions.

［実施形態１］
１．実施形態１に係る半導体モジュール１の構成
実施形態１に係る半導体モジュール１は、ハイサイド用スイッチ１０と、ローサイド用スイッチ２０と、導電性部材３０と、第２の導電性部材４０と、第３の導電性部材５０と、キャパシタ６０と、導電性ワイヤ７０とを備える（図１及び図２参照。）。実施形態１に係る半導体モジュール１は、樹脂８０によって封止されている。
なお、樹脂としては、適宜のものを用いることができるが、パワーモジュールのように高電圧・大電流での高速スイッチングを行う場合には、導電性電波吸収材（例えば、炭素材料、アルミ、銅、ニッケルなどの金属材料等）、誘電性電波吸収材（カーボン材を混入したカーボンゴム、カーボン含有発泡ウレタン、カーボン含有発泡スチロール等）、磁性電波吸収材（例えば、焼結フェライト、軟磁性金属、鉄カルボニル等）等の電波吸収材を用いることが好ましい。[Embodiment 1]
1. 1. Configuration of Semiconductor Module 1 According to Embodiment 1 The semiconductor module 1 according to Embodiment 1 includes a high-side switch 10, a low-side switch 20, a conductive member 30, a second conductive member 40, and a third. The conductive member 50, the capacitor 60, and the conductive wire 70 are provided (see FIGS. 1 and 2). The semiconductor module 1 according to the first embodiment is sealed with the resin 80.
An appropriate resin can be used, but in the case of high-speed switching at high voltage and large current as in a power module, a conductive radio wave absorber (for example, carbon material, aluminum, copper). , Nickel and other metal materials), dielectric radio wave absorbers (carbon rubber mixed with carbon material, carbon-containing urethane foam, carbon-containing foamed polystyrene, etc.), magnetic radio wave absorbers (for example, sintered ferrite, soft magnetic metal, iron) It is preferable to use a radio wave absorber such as carbonyl).

ハイサイド用スイッチ１０は、第１ドレイン電極ＤＨ１、第１ソース電極ＳＨ１及び第１ゲート電極ＧＨ１を有するノーマリオン型の第１半導体チップ１２と、第２ドレイン電極ＤＨ２、第２ソース電極ＳＨ２及び第２ゲート電極ＧＨ２を有し、第１ソース電極ＳＨ１が第２ドレイン電極ＤＨ２と電気的に接続された状態となるように第１半導体チップ１２上に配置されたノーマリオフ型の第２半導体チップ１４とを有し、第１ゲート電極ＧＨ１が、導電性部材３０を介して第２ソース電極ＳＨ２と電気的に接続されているカスコードスイッチである。 The high-side switch 10 includes a normal-type first semiconductor chip 12 having a first drain electrode DH1, a first source electrode SH1 and a first gate electrode GH1, a second drain electrode DH2, a second source electrode SH2, and a second. With the normally-off type second semiconductor chip 14 having the two-gate electrode GH2 and arranged on the first semiconductor chip 12 so that the first source electrode SH1 is electrically connected to the second drain electrode DH2. The first gate electrode GH1 is a cascode switch that is electrically connected to the second source electrode SH2 via a conductive member 30.

第１半導体チップ１２は、第２半導体チップ１４よりも高い耐圧を有する。ハイサイド用スイッチ１０の第１半導体チップ１２における第１ゲート電極ＧＨ１は、複数本の導電性ワイヤを介して導電性部材３０と電気的に接続されている（図２参照。）。平面的に見て、導電性部材３０側における隣接する導電性ワイヤ７０の間隔は、第１ゲート電極ＧＨ１側における隣接する導電性ワイヤ７０の間隔よりも広くなっている。 The first semiconductor chip 12 has a higher withstand voltage than the second semiconductor chip 14. The first gate electrode GH1 in the first semiconductor chip 12 of the high-side switch 10 is electrically connected to the conductive member 30 via a plurality of conductive wires (see FIG. 2). When viewed in a plane, the distance between the adjacent conductive wires 70 on the conductive member 30 side is wider than the distance between the adjacent conductive wires 70 on the first gate electrode GH1 side.

ローサイド用スイッチ２０は、第１ドレイン電極ＤＬ１、第１ソース電極ＳＬ１及び第１ゲート電極ＧＬ１を有するノーマリオン型の第１半導体チップ２２と、第２ドレイン電極ＤＬ２、第２ソース電極ＳＬ２及び第２ゲート電極ＧＬ２を有し、第１ソース電極ＳＬ１が第２ドレイン電極ＤＬ２と電気的に接続された状態となるように第１半導体チップ２２上に配置されたノーマリオフ型の第２半導体チップ２４とを有し、第１ゲート電極ＧＬ１が、第２の導電性部材４０を介して第２ソース電極ＳＬ２と電気的に接続されているカスコードスイッチである。 The low-side switch 20 includes a normal-type first semiconductor chip 22 having a first drain electrode DL1, a first source electrode SL1 and a first gate electrode GL1, a second drain electrode DL2, a second source electrode SL2, and a second. A normally-off type second semiconductor chip 24 having a gate electrode GL2 and arranged on the first semiconductor chip 22 so that the first source electrode SL1 is electrically connected to the second drain electrode DL2. A cascode switch having a first gate electrode GL1 that is electrically connected to a second source electrode SL2 via a second conductive member 40.

第１半導体チップ２２は、第２半導体チップ２４よりも高い耐圧を有する。ローサイド用スイッチ２０の第１半導体チップ２２における第１ゲート電極ＧＬ１は、複数本の導電性ワイヤを介して第２の導電性部材４０と電気的に接続されている（図２参照。）。平面的に見て、第２の導電性部材４０側における隣接する導電性ワイヤ７０の間隔は、第１ゲート電極ＧＬ１側における隣接する導電性ワイヤ７０の間隔よりも広くなっている。 The first semiconductor chip 22 has a higher withstand voltage than the second semiconductor chip 24. The first gate electrode GL1 in the first semiconductor chip 22 of the low-side switch 20 is electrically connected to the second conductive member 40 via a plurality of conductive wires (see FIG. 2). When viewed in a plane, the distance between the adjacent conductive wires 70 on the second conductive member 40 side is wider than the distance between the adjacent conductive wires 70 on the first gate electrode GL1 side.

なお、ハイサイド用スイッチ１０及びローサイド用スイッチ２０は、カスコードスイッチであるため、ノーマリオン型の半導体チップをあたかもノーマリオフ型のスイッチのように使用することができる。 Since the high-side switch 10 and the low-side switch 20 are cascode switches, a normally-on type semiconductor chip can be used as if it were a normally-off type switch.

ハイサイド用スイッチ１０及びローサイド用スイッチ２０はいずれも、平面的に見て矩形形状であり、導電性部材３０は、ハイサイド用スイッチ１０を取り囲むように（具体的には、ハイサイド用スイッチ１０の外周を構成する辺のうちの３つの辺を取り囲むように）配置された板状の部材であり、第２の導電性部材４０は、ローサイド用スイッチ２０を取り囲むように（具体的には、ローサイド用スイッチ２０の外周を構成する辺のうちの３つの辺を取り囲むように）配置された板状の部材である。なお、導電性部材３０を、ローサイド用スイッチ２０を取り囲むように配置し、第２の導電性部材４０を、ハイサイド用スイッチ１０を取り囲むように配置してもよい。 Both the high-side switch 10 and the low-side switch 20 have a rectangular shape when viewed in a plane, and the conductive member 30 surrounds the high-side switch 10 (specifically, the high-side switch 10). It is a plate-shaped member arranged so as to surround three of the sides constituting the outer circumference of the above, and the second conductive member 40 surrounds the low-side switch 20 (specifically, it surrounds the low-side switch 20). It is a plate-shaped member arranged (so as to surround three sides of the sides constituting the outer circumference of the low side switch 20). The conductive member 30 may be arranged so as to surround the low-side switch 20, and the second conductive member 40 may be arranged so as to surround the high-side switch 10.

ハイサイド用スイッチ１０及びローサイド用スイッチ２０はいずれも、平面的に見て長方形形状であり、かつ、ハイサイド用スイッチ１０の外周を構成する辺のうち長方形形状の長辺にあたる辺が、ローサイド用スイッチ２０の外周を構成する辺のうち長方形形状の長辺にあたる辺に対して垂直になるように配置されている。 Both the high-side switch 10 and the low-side switch 20 have a rectangular shape when viewed in a plane, and the side corresponding to the long side of the rectangular shape among the sides constituting the outer periphery of the high-side switch 10 is for the low side. It is arranged so as to be perpendicular to the side corresponding to the long side of the rectangular shape among the sides constituting the outer circumference of the switch 20.

導電性部材３０においては、ハイサイド用スイッチ１０の第２ソース電極ＳＨ２とローサイド用スイッチ２０の第１ドレイン電極ＤＬ１との間の電流経路を避けた位置（言い換えると、第２ソース電極ＳＨ２と第１ドレイン電極ＤＬ１との間の電流経路と接しない位置）に、平面的に見て外側に向かって広がっている領域３２を有し、当該広がっている領域３２には、端子３４が設けられている。また、第２の導電性部材４０においては、ローサイド用スイッチ２０の第２ソース電極ＳＬ２と、接地されている第３の導電性部材５０との間の電流経路を避けた位置に、平面的に見て外側に向かって広がっている領域４２を有し、当該広がっている領域４２には、端子４４が設けられている。 In the conductive member 30, a position avoiding the current path between the second source electrode SH2 of the high-side switch 10 and the first drain electrode DL1 of the low-side switch 20 (in other words, the second source electrode SH2 and the second source electrode SH2). 1) A region 32 extending outward in a plan view is provided at a position (position not in contact with the current path between the drain electrode DL1), and a terminal 34 is provided in the expanding region 32. There is. Further, in the second conductive member 40, the position is planar at a position avoiding the current path between the second source electrode SL2 of the low-side switch 20 and the third conductive member 50 that is grounded. It has a region 42 that extends outward when viewed, and a terminal 44 is provided in the expanding region 42.

ハイサイド用スイッチ１０の第２ソース電極ＳＨ２は、ローサイド用スイッチ２０の第１ドレイン電極ＤＬ１と導電性部材３０を介して電気的に接続されている。ハイサイド用スイッチ１０の第２ゲート電極ＧＨ２及びローサイド用スイッチ２０の第２ゲート電極ＧＬ２はそれぞれ、導電性ワイヤを介して外部接続用の端子(図示せず。)と電気的に接続されている。 The second source electrode SH2 of the high-side switch 10 is electrically connected to the first drain electrode DL1 of the low-side switch 20 via the conductive member 30. The second gate electrode GH2 of the high-side switch 10 and the second gate electrode GL2 of the low-side switch 20 are each electrically connected to an external connection terminal (not shown) via a conductive wire. ..

第３の導電性部材５０は、ハイサイド用スイッチ１０の第１ドレイン電極ＤＨ１側（図２の下側の長辺）においてハイサイド用スイッチ１０とは離間した位置に配置されている平面的に見て長方形状の板状の部材である。第３の導電性部材５０は、キャパシタ６０及びハイサイド用スイッチ１０の第１ドレイン電極ＤＨ１とそれぞれ導電性ワイヤ７０を介して接続されている。 The third conductive member 50 is planarly arranged at a position separated from the high side switch 10 on the first drain electrode DH1 side (the long side on the lower side of FIG. 2) of the high side switch 10. It is a rectangular plate-shaped member. The third conductive member 50 is connected to the capacitor 60 and the first drain electrode DH1 of the high-side switch 10 via the conductive wire 70, respectively.

第３の導電性部材５０及び導電性部材３０は、第３の導電性部材５０及び導電性部材３０によって、ハイサイド用スイッチ１０の外周を囲むように配置されている。 The third conductive member 50 and the conductive member 30 are arranged so as to surround the outer periphery of the high-side switch 10 by the third conductive member 50 and the conductive member 30.

キャパシタ６０は、一方の端子が第３の導電性部材５０を介してハイサイド用スイッチ１０の第１ドレイン電極ＤＨ１と電気的に接続され、他方の端子が第２の導電性部材４０を介してローサイド用スイッチ２０の第２ソース電極ＳＬ２と電気的接続されている。キャパシタ６０は、ハイサイド用スイッチ１０及びローサイド用スイッチ２０との接続（ハイサイド用スイッチ１０の第２ソース電極ＳＨ２とローサイド用スイッチ２０の第１ドレイン電極ＤＬ１との接続）に対し並列に接続されている。 In the capacitor 60, one terminal is electrically connected to the first drain electrode DH1 of the high-side switch 10 via the third conductive member 50, and the other terminal is electrically connected to the first drain electrode DH1 of the high-side switch 10 via the second conductive member 40. It is electrically connected to the second source electrode SL2 of the low-side switch 20. The capacitor 60 is connected in parallel to the connection between the high-side switch 10 and the low-side switch 20 (connection between the second source electrode SH2 of the high-side switch 10 and the first drain electrode DL1 of the low-side switch 20). ing.

このような実施形態１に係る半導体モジュール１は、ハイサイド用スイッチ及びローサイド用スイッチを有する適宜の回路を有する実施形態１に係るスイッチング電源装置に用いることができ、例えば、インバータ(図４参照。)、ブリッジレスＰＦＣ（図５参照）、コンバータ(図６参照。)等に用いることができる。 The semiconductor module 1 according to the first embodiment can be used for the switching power supply device according to the first embodiment having an appropriate circuit having a high-side switch and a low-side switch. For example, an inverter (see FIG. 4). ), Bridgeless PFC (see FIG. 5), converter (see FIG. 6), and the like.

２．実施形態１に係る半導体モジュール１及びスイッチング電源装置の効果
実施形態１に係る半導体モジュール１及びスイッチング電源装置によれば、平面的に見てハイサイド用スイッチ１０を取り囲むように導電性部材３０が配置されており、ハイサイド用スイッチ１０の第２ソース電極ＳＨ２は、導電性部材３０を介してローサイド用スイッチ２０の第１ドレイン電極ＤＬ１と電気的に接続されているため、導電性ワイヤのみを介して電気的に接続されている場合と比較して、ハイサイド用スイッチ１０の第２ソース電極ＳＨ２とローサイド用スイッチ２０の第１ドレイン電極ＤＬ１との間の電流経路の断面積を比較的広く、かつ、当該電流経路を比較的短くすることができる。従って、当該電流経路の寄生インダクタンスを小さくすることができる。その結果、大電流・高速スイッチングの制御を行った場合であっても、スイッチングに伴うサージの発生を十分抑制することができ(図３(ａ)参照。)、サージに起因した誤動作が発生し難くなる。 2. Effects of the Semiconductor Module 1 and the Switching Power Supply Device According to the First Embodiment According to the semiconductor module 1 and the switching power supply device according to the first embodiment, the conductive member 30 is arranged so as to surround the high side switch 10 in a plan view. Since the second source electrode SH2 of the high-side switch 10 is electrically connected to the first drain electrode DL1 of the low-side switch 20 via the conductive member 30, only the conductive wire is used. The cross-sectional area of the current path between the second source electrode SH2 of the high-side switch 10 and the first drain electrode DL1 of the low-side switch 20 is relatively wider than in the case of being electrically connected. Moreover, the current path can be made relatively short. Therefore, the parasitic inductance of the current path can be reduced. As a result, even when high-current / high-speed switching is controlled, the occurrence of surges associated with switching can be sufficiently suppressed (see FIG. 3A), and malfunctions due to surges occur. It becomes difficult.

また、実施形態１に係る半導体モジュール１によれば、平面的に見てハイサイド用スイッチ１０を取り囲むように導電性部材３０が配置されており、ハイサイド用スイッチ１０の第２ソース電極ＳＨ２は、導電性部材３０と接続されているため、第１ゲート電極ＧＨ１と導電性部材３０との間を配線することにより容易にハイサイド用スイッチ１０をカスコードスイッチとすることができる。 Further, according to the semiconductor module 1 according to the first embodiment, the conductive member 30 is arranged so as to surround the high-side switch 10 in a plan view, and the second source electrode SH2 of the high-side switch 10 is Since it is connected to the conductive member 30, the high side switch 10 can be easily used as a cascode switch by wiring between the first gate electrode GH1 and the conductive member 30.

ところで、導電性部材が、ハイサイド用スイッチ及びローサイド用スイッチのどちらも取り囲んでいない半導体モジュール（比較例１に係る半導体モジュール、図示せず。）においては、スイッチングの際に、ローサイド用スイッチのゲート・ソース間電圧ＶｇｓＬ及びドレイン・ソース間電圧ＶｄｓＬにノイズが発生することがある（図３(ｂ)参照。）。これに対して、実施形態１に係る半導体モジュール１によれば、平面的に見てハイサイド用スイッチ１０を取り囲むように導電性部材３０が配置されており、ハイサイド用スイッチ１０の第２ソース電極ＳＨ２は、導電性部材３０と接続されているため、ハイサイド用スイッチ１０の第２ソース電極ＳＨ２と第１ゲート電極ＧＨ１との間の電流経路の大部分が、断面積が大きい導電性部材３０となり、当該電流経路の寄生インダクタンスを小さくすることができる。従って、当該電流経路においてもスイッチングに伴うサージの発生を十分抑制することができ、第１ゲート電極ＧＨ１に対する制御信号がサージの影響を受け難くなり(図３(ａ)参照。)、その結果、サージに起因した誤動作がより確実に発生し難くなる。 By the way, in a semiconductor module in which the conductive member does not surround both the high-side switch and the low-side switch (semiconductor module according to Comparative Example 1, not shown), the gate of the low-side switch is used during switching. -Noise may occur in the source-to-source voltage VgsL and the drain-source voltage VdsL (see FIG. 3B). On the other hand, according to the semiconductor module 1 according to the first embodiment, the conductive member 30 is arranged so as to surround the high-side switch 10 in a plan view, and the second source of the high-side switch 10 is arranged. Since the electrode SH2 is connected to the conductive member 30, most of the current path between the second source electrode SH2 and the first gate electrode GH1 of the high-side switch 10 is a conductive member having a large cross-sectional area. It becomes 30, and the parasitic inductance of the current path can be reduced. Therefore, the occurrence of a surge due to switching can be sufficiently suppressed even in the current path, and the control signal for the first gate electrode GH1 is less likely to be affected by the surge (see FIG. 3A). Malfunctions caused by surges are less likely to occur.

また、実施形態１に係る半導体モジュール１によれば、上記した構成を有するため、ＳｉＣやＧａＮといった次世代デバイスを用いて大電流・高速スイッチングの制御を行った場合であっても、スイッチングに伴うサージを十分抑制することができ、サージに起因した誤動作が発生し難くなる。 Further, according to the semiconductor module 1 according to the first embodiment, since it has the above-described configuration, even when high-current / high-speed switching is controlled using a next-generation device such as SiC or GaN, the switching accompanies the switching. The surge can be sufficiently suppressed, and malfunctions due to the surge are less likely to occur.

また、実施形態１に係る半導体モジュール１によれば、ハイサイド用スイッチ１０は、平面的に見て矩形形状であり、導電性部材３０は、ハイサイド用スイッチ１０の外周を構成する辺のうちの３つの辺を取り囲むように形成されたものであるため、第１ゲート電極ＧＨ１と導電性部材３０との間を配線すれば容易にハイサイド用スイッチ１０をカスコードスイッチとすることができる。
また、第２ソース電極ＳＨ２と第１ゲート電極ＧＨ１との間の電流経路の大部分が、断面積が大きい導電性部材となり、第２ソース電極ＳＨ２と第１ゲート電極ＧＨ１との間の電流経路の寄生インダクタンスをより確実に小さくすることができる。従って、第２ソース電極ＳＨ２と第１ゲート電極ＧＨ１との間の電流経路においてもスイッチングに伴うサージの発生を十分抑制することができ、第１ゲート電極ＧＨ１に対する制御信号がサージの影響をより一層受け難くなり、その結果、サージに起因した誤動作がより一層発生し難くなる。Further, according to the semiconductor module 1 according to the first embodiment, the high-side switch 10 has a rectangular shape when viewed in a plane, and the conductive member 30 is one of the sides forming the outer periphery of the high-side switch 10. Since it is formed so as to surround the three sides of the above, the high side switch 10 can be easily used as a cascode switch by wiring between the first gate electrode GH1 and the conductive member 30.
Further, most of the current path between the second source electrode SH2 and the first gate electrode GH1 is a conductive member having a large cross-sectional area, and the current path between the second source electrode SH2 and the first gate electrode GH1. The parasitic inductance of the above can be reduced more reliably. Therefore, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of a surge due to switching even in the current path between the second source electrode SH2 and the first gate electrode GH1, and the control signal for the first gate electrode GH1 is further affected by the surge. It becomes less susceptible, and as a result, malfunctions due to surges are less likely to occur.

また、実施形態１に係る半導体モジュール１によれば、ハイサイド用スイッチ１０及びローサイド用スイッチ２０はいずれも、平面的に見て長方形形状であり、かつ、ハイサイド用スイッチ１０の外周を構成する辺のうち長方形形状の長辺にあたる辺が、ローサイド用スイッチ２０の外周を構成する辺のうち長方形形状の長辺にあたる辺に対して垂直になるように配置されているため、ハイサイド用スイッチ１０の外周を構成する辺のうち長方形形状の長辺にあたる辺が、ローサイド用スイッチ２０の外周を構成する辺のうち長方形形状の長辺にあたる辺に対して平行(又は同一線上)になるように配置されている場合（比較例２に係る半導体モジュール、図７参照。）と比較して、ローサイド用スイッチ２０の第１ドレイン電極ＤＬ１と、導電性部材３０との間の配線が比較的簡単で、かつ、ローサイド用スイッチ２０の第１ドレイン電極ＤＬ１と、導電性部材３０との間の電流経路を短くすることができる。 Further, according to the semiconductor module 1 according to the first embodiment, both the high-side switch 10 and the low-side switch 20 have a rectangular shape when viewed in a plane, and constitute the outer periphery of the high-side switch 10. Since the side corresponding to the long side of the rectangular shape among the sides is arranged so as to be perpendicular to the side corresponding to the long side of the rectangular shape among the sides constituting the outer periphery of the low side switch 20, the high side switch 10 The side that corresponds to the long side of the rectangular shape among the sides that make up the outer circumference of the low side switch 20 is arranged so as to be parallel (or on the same line) to the side that corresponds to the long side of the rectangular shape among the sides that make up the outer circumference of the low side switch 20. (Refer to FIG. 7 for the semiconductor module according to Comparative Example 2), the wiring between the first drain electrode DL1 of the low-side switch 20 and the conductive member 30 is relatively simple. Moreover, the current path between the first drain electrode DL1 of the low-side switch 20 and the conductive member 30 can be shortened.

また、実施形態１に係る半導体モジュール１によれば、導電性部材３０は、ハイサイド用スイッチ１０の第２ソース電極ＳＨ２とローサイド用スイッチ２０の第１ドレイン電極ＤＬ１との間の電流経路を避けた位置に、平面的に見て外側に向かって広がった領域３２を有し、当該広がった領域３２には、端子３４が設けられているため、第１ゲート電極ＧＨ１に対する制御信号が、ハイサイド用スイッチ１０の第２ソース電極ＳＨ２とローサイド用スイッチ２０の第１ドレイン電極ＤＬ１との間の電流経路を流れる比較的大きな電流の影響を受け難くなる。 Further, according to the semiconductor module 1 according to the first embodiment, the conductive member 30 avoids the current path between the second source electrode SH2 of the high side switch 10 and the first drain electrode DL1 of the low side switch 20. A region 32 that expands outward when viewed in a plane is provided at the above position, and a terminal 34 is provided in the expanded region 32, so that the control signal for the first gate electrode GH1 is on the high side. It is less susceptible to the influence of a relatively large current flowing in the current path between the second source electrode SH2 of the switch 10 and the first drain electrode DL1 of the low-side switch 20.

また、実施形態１に係る半導体モジュール１によれば、ハイサイド用スイッチ１０の第１ゲート電極ＧＨ１は、複数本の導電性ワイヤ７０を介して導電性部材３０と電気的に接続されているため、ハイサイド用スイッチ１０のゲート・ソース間（第１ゲート電極・第２ソース電極間）の寄生インダクタンスを低減することができる。 Further, according to the semiconductor module 1 according to the first embodiment, the first gate electrode GH1 of the high-side switch 10 is electrically connected to the conductive member 30 via a plurality of conductive wires 70. , The parasitic inductance between the gate and the source of the high side switch 10 (between the first gate electrode and the second source electrode) can be reduced.

また、実施形態１に係る半導体モジュール１によれば、平面的に見て、導電性部材３０側における隣接する導電性ワイヤ７０の間隔が、第１ゲート電極ＧＨ１側における隣接する導電性ワイヤ７０の間隔よりも広くなっているため、導電性部材３０と導電性ワイヤ７０との接触位置を遠ざけることができ、隣接する導電性ワイヤ７０を流れる電流の影響を受け難くなる。 Further, according to the semiconductor module 1 according to the first embodiment, when viewed in a plan view, the distance between the adjacent conductive wires 70 on the conductive member 30 side is the distance between the adjacent conductive wires 70 on the first gate electrode GH1 side. Since the distance is wider than the distance, the contact position between the conductive member 30 and the conductive wire 70 can be separated, and the contact position is less likely to be affected by the current flowing through the adjacent conductive wire 70.

また、実施形態１に係る半導体モジュール１によれば、ハイサイド用スイッチ１０の第２ソース電極ＳＨ２とローサイド用スイッチ２０の第１ドレイン電極ＤＬ１との接続に対し並列に接続されるキャパシタ６０を備えるため、当該キャパシタ６０をバイパスコンデンサとして使用することができる。 Further, according to the semiconductor module 1 according to the first embodiment, the capacitor 60 is provided in parallel with respect to the connection between the second source electrode SH2 of the high-side switch 10 and the first drain electrode DL1 of the low-side switch 20. Therefore, the capacitor 60 can be used as a bypass capacitor.

また、実施形態１に係る半導体モジュール１によれば、平面的に見てローサイド用スイッチ２０を取り囲むように配置された第２の導電性部材４０を備え、ローサイド用スイッチ２０の第２ソース電極ＳＬ２は、第２の導電性部材４０を介してローサイド用スイッチ２０の第１ゲート電極ＧＬ１と電気的に接続されているため、ローサイド用スイッチ２０のソース・ゲート間（第１ゲート電極・第２ソース電極間）の寄生インダクタンスを低減することができる。 Further, according to the semiconductor module 1 according to the first embodiment, the second source electrode SL2 of the low-side switch 20 is provided with the second conductive member 40 arranged so as to surround the low-side switch 20 in a plan view. Is electrically connected to the first gate electrode GL1 of the low-side switch 20 via the second conductive member 40, so that between the source and the gate of the low-side switch 20 (first gate electrode and second source). The parasitic inductance between the electrodes) can be reduced.

また、実施形態１に係る半導体モジュール１によれば、第２の導電性部材４０は、ローサイド用スイッチ２０の外周を構成する辺のうちの３つの辺を取り囲むように形成されたものであるため、第１ゲート電極ＧＬ１と第２の導電性部材４０との間を配線すれば容易にローサイド用スイッチ２０をカスコードスイッチとすることができる。
また、第２ソース電極ＳＬ２と第１ゲート電極ＧＬ１との間の電流経路の大部分が、断面積が大きい導電性部材となり、第２ソース電極ＳＬ２と第１ゲート電極ＧＬ１との間の電流経路の寄生インダクタンスをより確実に小さくすることができる。従って、第２ソース電極ＳＬ２と第１ゲート電極ＧＬ１との間の電流経路においてもスイッチングに伴うサージの発生を十分抑制することができ、第１ゲート電極ＧＬ１に対する制御信号がサージの影響をより一層受け難くなり、その結果、サージに起因した誤動作がより一層発生し難くなる。Further, according to the semiconductor module 1 according to the first embodiment, the second conductive member 40 is formed so as to surround three of the sides constituting the outer periphery of the low-side switch 20. The low-side switch 20 can be easily used as a cascode switch by wiring between the first gate electrode GL1 and the second conductive member 40.
Further, most of the current path between the second source electrode SL2 and the first gate electrode GL1 is a conductive member having a large cross-sectional area, and the current path between the second source electrode SL2 and the first gate electrode GL1. The parasitic inductance of the above can be reduced more reliably. Therefore, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of a surge due to switching even in the current path between the second source electrode SL2 and the first gate electrode GL1, and the control signal for the first gate electrode GL1 is further affected by the surge. It becomes less susceptible, and as a result, malfunctions due to surges are less likely to occur.

また、実施形態１に係る半導体モジュール１によれば、ローサイド用スイッチ２０の第１ゲート電極ＧＬ１は、複数本の導電性ワイヤ７０を介して第２の導電性部材４０と電気的に接続されているため、ローサイド用スイッチ２０のゲート・ソース間（第１ゲート電極・第２ソース電極間）の寄生インダクタンスを低減することができる。 Further, according to the semiconductor module 1 according to the first embodiment, the first gate electrode GL1 of the low-side switch 20 is electrically connected to the second conductive member 40 via a plurality of conductive wires 70. Therefore, the parasitic inductance between the gate and the source of the low-side switch 20 (between the first gate electrode and the second source electrode) can be reduced.

［実施形態２］
実施形態２に係る半導体モジュール２は、基本的には実施形態１に係る半導体モジュール１と同様の構成を有するが、キャパシタの構成が半導体モジュール１の場合とは異なる。実施形態２に係る半導体モジュール２においては、半導体モジュール内にキャパシタを備える代わりに、「ハイサイド用スイッチ１０の第２ソース電極ＳＨ２とローサイド用スイッチ２０の第１ドレイン電極ＤＬ１との接続に対し並列に接続されるキャパシタ６２」が半導体モジュール２の外部に配置されている（図８及び図９参照。）。[Embodiment 2]
The semiconductor module 2 according to the second embodiment basically has the same configuration as the semiconductor module 1 according to the first embodiment, but the configuration of the capacitor is different from that of the semiconductor module 1. In the semiconductor module 2 according to the second embodiment, instead of providing a capacitor in the semiconductor module, "parallel to the connection between the second source electrode SH2 of the high side switch 10 and the first drain electrode DL1 of the low side switch 20". A capacitor 62 connected to the semiconductor module 62 ”is arranged outside the semiconductor module 2 (see FIGS. 8 and 9).

第３の導電性部材５０の一部と第２の導電性部材４０の一部にはそれぞれ、「ハイサイド用スイッチ１０の第２ソース電極ＳＨ２とローサイド用スイッチの第１ドレイン電極ＤＬ１との接続に対し並列に接続されるキャパシタ６２」を配置するための外部接続用の端子４６，５２が樹脂８０から露出した状態で設けられている。 A part of the third conductive member 50 and a part of the second conductive member 40 are "connected to the second source electrode SH2 of the high-side switch 10 and the first drain electrode DL1 of the low-side switch, respectively. The terminals 46 and 52 for external connection for arranging the "capacitor 62" connected in parallel with the resin 80 are provided in a state of being exposed from the resin 80.

このように、実施形態２に係る半導体モジュール２は、キャパシタの構成が実施形態１に係る半導体モジュール１の場合とは異なるが、実施形態１に係る半導体モジュール１の場合と同様に、平面的に見てハイサイド用スイッチ１０を取り囲むように導電性部材３０が配置されており、ハイサイド用スイッチ１０の第２ソース電極ＳＨ２は、導電性部材３０を介してローサイド用スイッチ２０の第１ドレイン電極ＤＬ１と電気的に接続されているため、導電性ワイヤのみを介して電気的に接続されている場合と比較して、ハイサイド用スイッチ１０の第２ソース電極ＳＨ２とローサイド用スイッチ２０の第１ドレイン電極ＤＬ１との間の電流経路の断面積を比較的広く、かつ、当該電流経路を比較的短くすることができる。従って、当該電流経路の寄生インダクタンスを小さくすることができる。その結果、大電流・高速スイッチングの制御を行った場合であっても、スイッチングに伴うサージの発生を十分抑制することができ(図３(ａ)参照。)、サージに起因した誤動作が発生し難くなる。 As described above, the semiconductor module 2 according to the second embodiment has a different capacitor configuration from the semiconductor module 1 according to the first embodiment, but is planar as in the case of the semiconductor module 1 according to the first embodiment. A conductive member 30 is arranged so as to surround the high-side switch 10, and the second source electrode SH2 of the high-side switch 10 is a first drain electrode of the low-side switch 20 via the conductive member 30. Since it is electrically connected to DL1, the second source electrode SH2 of the high-side switch 10 and the first of the low-side switch 20 are compared with the case where they are electrically connected only via the conductive wire. The cross-sectional area of the current path between the drain electrode DL1 and the drain electrode DL1 can be made relatively wide, and the current path can be made relatively short. Therefore, the parasitic inductance of the current path can be reduced. As a result, even when high-current / high-speed switching is controlled, the occurrence of surges associated with switching can be sufficiently suppressed (see FIG. 3A), and malfunctions due to surges occur. It becomes difficult.

また、実施形態２に係る半導体モジュール２によれば、第３の導電性部材５０の一部と第２の導電性部材４０の一部にはそれぞれ、「ハイサイド用スイッチ１０の第２ソース電極ＳＨ２とローサイド用スイッチ２０の第１ドレイン電極ＤＬ１との接続に対し並列に接続されるキャパシタ６２」を配置するための外部接続用の端子４６，５２が樹脂８０から露出した状態で設けられているため、キャパシタ６２を半導体モジュール２の外周面に搭載することができる。従って、キャパシタ６２の形状、大きさ等を比較的自由に選択することができ、設計自由度が向上する。 Further, according to the semiconductor module 2 according to the second embodiment, a part of the third conductive member 50 and a part of the second conductive member 40 are "second source electrodes of the high side switch 10", respectively. External connection terminals 46 and 52 for arranging the "capacitor 62" connected in parallel with the connection between the SH2 and the first drain electrode DL1 of the low-side switch 20 are provided in a state of being exposed from the resin 80. Therefore, the capacitor 62 can be mounted on the outer peripheral surface of the semiconductor module 2. Therefore, the shape, size, and the like of the capacitor 62 can be selected relatively freely, and the degree of freedom in design is improved.

また、実施形態２に係る半導体モジュール２によれば、第３の導電性部材５０の一部と第２の導電性部材４０の一部にはそれぞれ、「ハイサイド用スイッチ１０の第２ソース電極ＳＨ２とローサイド用スイッチ２０の第１ドレイン電極ＤＬ１との接続に対し並列に接続されるキャパシタ６２」を配置するための外部接続用の端子４６，５２が樹脂８０から露出した状態で設けられているため、キャパシタ６２を半導体モジュール２の外周面に搭載することができる。従って、半導体モジュール内に搭載するキャパシタの搭載領域が不要となるため、半導体モジュール内にキャパシタを搭載する場合には迂回するように配置していた配線を直線的に配置することができる。従って、配線が短くて済み、寄生インダクタンスをより一層小さくすることができる。その結果、スイッチングの際に発生する電圧サージや高周波リンギングの発生を抑制することができる。 Further, according to the semiconductor module 2 according to the second embodiment, a part of the third conductive member 50 and a part of the second conductive member 40 are "second source electrodes of the high side switch 10", respectively. External connection terminals 46 and 52 for arranging the "capacitor 62" connected in parallel with the connection between the SH2 and the first drain electrode DL1 of the low-side switch 20 are provided in a state of being exposed from the resin 80. Therefore, the capacitor 62 can be mounted on the outer peripheral surface of the semiconductor module 2. Therefore, since the mounting area of the capacitor mounted in the semiconductor module is not required, when the capacitor is mounted in the semiconductor module, the wiring arranged so as to bypass can be linearly arranged. Therefore, the wiring can be shortened, and the parasitic inductance can be further reduced. As a result, it is possible to suppress the occurrence of voltage surge and high frequency ringing that occur during switching.

なお、実施形態２に係る半導体モジュール２は、キャパシタの構成以外の点においては実施形態１に係る半導体モジュール１と同様の構成を有するため、実施形態１に係る半導体モジュール１が有する効果のうち該当する効果を有する。 Since the semiconductor module 2 according to the second embodiment has the same configuration as the semiconductor module 1 according to the first embodiment except for the configuration of the capacitor, it corresponds to the effect of the semiconductor module 1 according to the first embodiment. Has the effect of

以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。 Although the present invention has been described above based on the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment. It can be carried out in various aspects within a range that does not deviate from the purpose, and for example, the following modifications are also possible.

（１）上記各実施形態において記載した構成要素の数、材質、形状、位置、大きさ等は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。 (1) The number, material, shape, position, size, etc. of the components described in each of the above embodiments are examples, and can be changed as long as the effects of the present invention are not impaired.

（２）上記各実施形態においては、第１ゲート電極ＧＨ１，ＧＬ１を、複数本の導電性ワイヤ７０を介して導電性部材３０(又は第２の導電性部材４０)と電気的に接続したが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、第１ゲート電極ＧＨ１，ＧＬ１を、１本の導電性ワイヤを介して導電性部材３０(又は第２の導電性部材４０)と電気的に接続してもよい。 (2) In each of the above embodiments, the first gate electrodes GH1 and GL1 are electrically connected to the conductive member 30 (or the second conductive member 40) via a plurality of conductive wires 70. , The present invention is not limited to this. For example, the first gate electrodes GH1 and GL1 may be electrically connected to the conductive member 30 (or the second conductive member 40) via one conductive wire.

（３）上記各実施形態においては、第１ゲート電極ＧＨ１，ＧＬ１を、導電性ワイヤ７０を介して第２の導電性部材４０（又は導電性部材３０）と電気的に接続したが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、第１ゲート電極ＧＨ１，ＧＬ１を、ワイヤ以外の接続部材(例えば、リード等)を介して第２の導電性部材４０（又は導電性部材３０）と電気的に接続してもよい。 (3) In each of the above embodiments, the first gate electrodes GH1 and GL1 are electrically connected to the second conductive member 40 (or the conductive member 30) via the conductive wire 70. Is not limited to this. For example, the first gate electrodes GH1 and GL1 may be electrically connected to the second conductive member 40 (or the conductive member 30) via a connecting member (for example, a lead or the like) other than the wire.

１，２…半導体モジュール、１０…ハイサイド用スイッチ、１２，２２…第１半導体チップ、１４，２４…第２半導体チップ、２０…ローサイド用スイッチ、３０…導電性部材、３２，４２…凸部、３４，４４…端子、４０…第２の導電性部材、４６，５２…外部接続用の端子、５０…第３の導電性部材、６０，６２…キャパシタ、７０…導電性ワイヤ、８０…樹脂、ＣＨ１…インダクタ、ＣＳ…抵抗、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…コンデンサ 1,2 ... Semiconductor module, 10 ... High-side switch, 12,22 ... First semiconductor chip, 14,24 ... Second semiconductor chip, 20 ... Low-side switch, 30 ... Conductive member, 32,42 ... Convex , 34, 44 ... Terminal, 40 ... Second conductive member, 46, 52 ... Terminal for external connection, 50 ... Third conductive member, 60, 62 ... Capacitor, 70 ... Conductive wire, 80 ... Resin , CH1 ... inductor, CS ... resistor, C1, C2, C3 ... capacitor

Claims (16)

第１ドレイン電極、第１ソース電極及び第１ゲート電極を有するノーマリオン型の第１半導体チップと、第２ドレイン電極、第２ソース電極及び第２ゲート電極を有し、前記第１ソース電極が前記第２ドレイン電極と電気的に接続された状態となるように前記第１半導体チップ上の平面的に見て前記第１半導体チップと重なる位置に配置されたノーマリオフ型の第２半導体チップとを有し、前記第１ゲート電極が、前記第２ソース電極と電気的に接続されているカスコードスイッチを２以上備える半導体モジュールであって、
前記カスコードスイッチとして、ハイサイド用スイッチ及びローサイド用スイッチを備え、
平面的に見て前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの少なくとも一方を取り囲むように導電性部材が配置されており、
前記ハイサイド用スイッチの前記第２ソース電極は、少なくとも前記導電性部材を介して前記ローサイド用スイッチの前記第１ドレイン電極と電気的に接続されていることを特徴とする半導体モジュール。 A normalion type first semiconductor chip having a first drain electrode, a first source electrode and a first gate electrode, a second drain electrode, a second source electrode and a second gate electrode, and the first source electrode is A normally-off type second semiconductor chip arranged at a position overlapping the first semiconductor chip when viewed in a plane on the first semiconductor chip so as to be electrically connected to the second drain electrode. A semiconductor module having two or more cascode switches whose first gate electrode is electrically connected to the second source electrode.
As the cascode switch, a high-side switch and a low-side switch are provided.
A conductive member is arranged so as to surround at least one of the high-side switch and the low-side switch when viewed in a plane.
A semiconductor module characterized in that the second source electrode of the high-side switch is electrically connected to the first drain electrode of the low-side switch via at least the conductive member. 前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチの少なくとも一方は、平面的に見て矩形形状であり、
前記導電性部材は、前記ハイサイド用スイッチの外周を構成する辺のうちの少なくとも３つの辺、又は、前記ローサイド用スイッチの外周を構成する辺のうちの少なくとも３つの辺を取り囲むように配置されたものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。 At least one of the high-side switch and the low-side switch has a rectangular shape when viewed in a plane.
The conductive member is arranged so as to surround at least three sides of the outer circumference of the high-side switch or at least three sides of the outer circumference of the low-side switch. The semiconductor module according to claim 1, wherein the semiconductor module is made of a single conductor. 第１ドレイン電極、第１ソース電極及び第１ゲート電極を有するノーマリオン型の第１半導体チップと、第２ドレイン電極、第２ソース電極及び第２ゲート電極を有し、前記第１ソース電極が前記第２ドレイン電極と電気的に接続された状態となるように前記第１半導体チップ上に配置されたノーマリオフ型の第２半導体チップとを有し、前記第１ゲート電極が、前記第２ソース電極と電気的に接続されているカスコードスイッチを２以上備える半導体モジュールであって、
前記カスコードスイッチとして、ハイサイド用スイッチ及びローサイド用スイッチを備え、
平面的に見て前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの少なくとも一方を取り囲むように導電性部材が配置されており、
前記ハイサイド用スイッチの前記第２ソース電極は、少なくとも前記導電性部材を介して前記ローサイド用スイッチの前記第１ドレイン電極と電気的に接続されており、
前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチはいずれも、平面的に見て長方形形状であり、かつ、前記ハイサイド用スイッチの外周を構成する辺のうち前記長方形形状の長辺にあたる辺が、前記ローサイド用スイッチの外周を構成する辺のうち前記長方形形状の長辺にあたる辺に対して垂直になるように配置されていることを特徴とする半導体モジュール。 A normalion type first semiconductor chip having a first drain electrode, a first source electrode and a first gate electrode, a second drain electrode, a second source electrode and a second gate electrode, and the first source electrode is It has a normally-off type second semiconductor chip arranged on the first semiconductor chip so as to be electrically connected to the second drain electrode, and the first gate electrode is the second source. A semiconductor module having two or more cascode switches that are electrically connected to electrodes.
As the cascode switch, a high-side switch and a low-side switch are provided.
A conductive member is arranged so as to surround at least one of the high-side switch and the low-side switch when viewed in a plane.
The second source electrode of the high-side switch is electrically connected to the first drain electrode of the low-side switch via at least the conductive member.
Both the high-side switch and the low-side switch have a rectangular shape when viewed in a plane, and the side corresponding to the long side of the rectangular shape among the sides constituting the outer periphery of the high-side switch is the said. A semiconductor module characterized in that it is arranged so as to be perpendicular to a side corresponding to a long side of the rectangular shape among the sides constituting the outer periphery of the low-side switch. 前記導電性部材は、前記ハイサイド用スイッチの前記第２ソース電極と前記ローサイド用スイッチの前記第１ドレイン電極との間の電流経路を避けた位置に、平面的に見て外側に向かって広がっている領域を有し、当該広がっている領域には、端子が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体モジュール。 The conductive member spreads outward in a plan view at a position avoiding a current path between the second source electrode of the high-side switch and the first drain electrode of the low-side switch. The semiconductor module according to any one of claims 1 to 3, wherein a terminal is provided in the expanding region. 前記ハイサイド用スイッチの前記第１ゲート電極は、複数本の導電性ワイヤを介して前記導電性部材と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体モジュール。 The first gate electrode of the high-side switch is according to any one of claims 1 to 4, wherein the first gate electrode is electrically connected to the conductive member via a plurality of conductive wires. Semiconductor module. 第１ドレイン電極、第１ソース電極及び第１ゲート電極を有するノーマリオン型の第１半導体チップと、第２ドレイン電極、第２ソース電極及び第２ゲート電極を有し、前記第１ソース電極が前記第２ドレイン電極と電気的に接続された状態となるように前記第１半導体チップ上に配置されたノーマリオフ型の第２半導体チップとを有し、前記第１ゲート電極が、前記第２ソース電極と電気的に接続されているカスコードスイッチを２以上備える半導体モジュールであって、
前記カスコードスイッチとして、ハイサイド用スイッチ及びローサイド用スイッチを備え、
平面的に見て前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの少なくとも一方を取り囲むように導電性部材が配置されており、
前記ハイサイド用スイッチの前記第２ソース電極は、少なくとも前記導電性部材を介して前記ローサイド用スイッチの前記第１ドレイン電極と電気的に接続されており、
前記ハイサイド用スイッチの前記第１ゲート電極は、複数本の導電性ワイヤを介して前記導電性部材と電気的に接続されており、かつ、平面的に見て、前記導電性部材側における隣接する導電性ワイヤの間隔が、前記第１ゲート電極側における隣接する導電性ワイヤの間隔よりも広くなっていることを特徴とする半導体モジュール。 A normalion type first semiconductor chip having a first drain electrode, a first source electrode and a first gate electrode, a second drain electrode, a second source electrode and a second gate electrode, and the first source electrode is It has a normally-off type second semiconductor chip arranged on the first semiconductor chip so as to be electrically connected to the second drain electrode, and the first gate electrode is the second source. A semiconductor module having two or more cascode switches that are electrically connected to electrodes.
As the cascode switch, a high-side switch and a low-side switch are provided.
A conductive member is arranged so as to surround at least one of the high-side switch and the low-side switch when viewed in a plane.
The second source electrode of the high-side switch is electrically connected to the first drain electrode of the low-side switch via at least the conductive member.
The first gate electrode of the high-side switch is electrically connected to the conductive member via a plurality of conductive wires, and is adjacent to the conductive member when viewed in a plane. spacing of the conductive wires is, semiconductors modules that characterized in that it is wider than the spacing between adjacent conductive wires in the first gate electrode side. 前記導電性部材は、平面的に見て前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの一方のスイッチを取り囲むように形成されており、
平面的に見て前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの他方のスイッチを取り囲むように配置された第２の導電性部材をさらに備え、
前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの他方のスイッチの前記第２ソース電極は、少なくとも前記第２の導電性部材を介して前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの他方のスイッチの前記第１ゲート電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の半導体モジュール。 The conductive member is formed so as to surround one of the high-side switch and the low-side switch when viewed in a plane.
Further, a second conductive member arranged so as to surround the other switch of the high-side switch and the low-side switch when viewed in a plane is further provided.
The second source electrode of the other switch of the high-side switch and the low-side switch is the other of the high-side switch and the low-side switch via at least the second conductive member. The semiconductor module according to any one of claims 1 to 6, wherein the semiconductor module is electrically connected to the first gate electrode of the switch. 前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの前記他方のスイッチは、平面的に見て矩形形状であり、
前記第２の導電性部材は、前記他方のスイッチの外周を構成する辺のうちの少なくとも３つの辺を取り囲むように形成されたものであることを特徴とする請求項７に記載の半導体モジュール。 The other switch of the high-side switch and the low-side switch has a rectangular shape when viewed in a plane.
The semiconductor module according to claim 7, wherein the second conductive member is formed so as to surround at least three sides of the outer peripheral side of the other switch. 前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの前記他方のスイッチの前記第１ゲート電極は、複数本の導電性ワイヤを介して前記第２の導電性部材と電気的に接続されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体モジュール。 The first gate electrode of the high-side switch and the other switch of the low-side switch is electrically connected to the second conductive member via a plurality of conductive wires. The semiconductor module according to claim 7 or 8. 第１ドレイン電極、第１ソース電極及び第１ゲート電極を有するノーマリオン型の第１半導体チップと、第２ドレイン電極、第２ソース電極及び第２ゲート電極を有し、前記第１ソース電極が前記第２ドレイン電極と電気的に接続された状態となるように前記第１半導体チップ上に配置されたノーマリオフ型の第２半導体チップとを有し、前記第１ゲート電極が、前記第２ソース電極と電気的に接続されているカスコードスイッチを２以上備える半導体モジュールであって、
前記カスコードスイッチとして、ハイサイド用スイッチ及びローサイド用スイッチを備え、
平面的に見て前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの少なくとも一方を取り囲むように導電性部材が配置されており、
前記ハイサイド用スイッチの前記第２ソース電極は、少なくとも前記導電性部材を介して前記ローサイド用スイッチの前記第１ドレイン電極と電気的に接続されており、
前記導電性部材は、平面的に見て前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの一方のスイッチを取り囲むように形成されており、
平面的に見て前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの他方のスイッチを取り囲むように配置された第２の導電性部材をさらに備え、
前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの他方のスイッチの前記第２ソース電極は、少なくとも前記第２の導電性部材を介して前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの他方のスイッチの前記第１ゲート電極と電気的に接続されており、
前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの前記他方のスイッチの前記第１ゲート電極は、複数本の導電性ワイヤを介して前記第２の導電性部材と電気的に接続されており、かつ、平面的に見て、隣接する前記導電性ワイヤの前記第２の導電性部材側の間隔が、隣接する前記導電性ワイヤの前記第１ゲート電極側の間隔よりも広くなっていることを特徴とする半導体モジュール。 A normalion type first semiconductor chip having a first drain electrode, a first source electrode and a first gate electrode, a second drain electrode, a second source electrode and a second gate electrode, and the first source electrode is It has a normally-off type second semiconductor chip arranged on the first semiconductor chip so as to be electrically connected to the second drain electrode, and the first gate electrode is the second source. A semiconductor module having two or more cascode switches that are electrically connected to electrodes.
As the cascode switch, a high-side switch and a low-side switch are provided.
A conductive member is arranged so as to surround at least one of the high-side switch and the low-side switch when viewed in a plane.
The second source electrode of the high-side switch is electrically connected to the first drain electrode of the low-side switch via at least the conductive member.
The conductive member is formed so as to surround one of the high-side switch and the low-side switch when viewed in a plane.
Further, a second conductive member arranged so as to surround the other switch of the high-side switch and the low-side switch when viewed in a plane is further provided.
The second source electrode of the other switch of the high-side switch and the low-side switch is the other of the high-side switch and the low-side switch via at least the second conductive member. It is electrically connected to the first gate electrode of the switch.
The first gate electrode of the high-side switch and the other switch of the low-side switches is electrically connected to the second conductive member via a plurality of conductive wires. Moreover, when viewed in a plane, the distance between the adjacent conductive wires on the second conductive member side is wider than the distance between the adjacent conductive wires on the first gate electrode side. semiconductors module that features. 前記導電性部材とは離間した位置に配置され、前記ハイサイド用スイッチの前記第１ドレイン電極と接続されている第３の導電性部材をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の半導体モジュール。 Any of claims 1 to 10, further comprising a third conductive member arranged at a position separated from the conductive member and connected to the first drain electrode of the high-side switch. The semiconductor module described in Crab. 第１ドレイン電極、第１ソース電極及び第１ゲート電極を有するノーマリオン型の第１半導体チップと、第２ドレイン電極、第２ソース電極及び第２ゲート電極を有し、前記第１ソース電極が前記第２ドレイン電極と電気的に接続された状態となるように前記第１半導体チップ上に配置されたノーマリオフ型の第２半導体チップとを有し、前記第１ゲート電極が、前記第２ソース電極と電気的に接続されているカスコードスイッチを２以上備える半導体モジュールであって、
前記カスコードスイッチとして、ハイサイド用スイッチ及びローサイド用スイッチを備え、
平面的に見て前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの少なくとも一方を取り囲むように導電性部材が配置されており、
前記ハイサイド用スイッチの前記第２ソース電極は、少なくとも前記導電性部材を介して前記ローサイド用スイッチの前記第１ドレイン電極と電気的に接続されており、
前記導電性部材とは離間した位置に配置され、前記ハイサイド用スイッチの前記第１ドレイン電極と接続されている第３の導電性部材をさらに備え、
前記第３の導電性部材及び前記導電性部材は、前記第３の導電性部材及び前記導電性部材によって、前記ハイサイド用スイッチの外周又は前記ローサイド用スイッチの外周を囲むように配置されていることを特徴とする半導体モジュール。 A normalion type first semiconductor chip having a first drain electrode, a first source electrode and a first gate electrode, a second drain electrode, a second source electrode and a second gate electrode, and the first source electrode is It has a normally-off type second semiconductor chip arranged on the first semiconductor chip so as to be electrically connected to the second drain electrode, and the first gate electrode is the second source. A semiconductor module having two or more cascode switches that are electrically connected to electrodes.
As the cascode switch, a high-side switch and a low-side switch are provided.
A conductive member is arranged so as to surround at least one of the high-side switch and the low-side switch when viewed in a plane.
The second source electrode of the high-side switch is electrically connected to the first drain electrode of the low-side switch via at least the conductive member.
A third conductive member which is arranged at a position separated from the conductive member and is connected to the first drain electrode of the high side switch is further provided.
The third conductive member and the conductive member are arranged so as to surround the outer periphery of the high-side switch or the outer periphery of the low-side switch by the third conductive member and the conductive member. semiconductors module that wherein a. 前記ハイサイド用スイッチの前記第１ドレイン電極と、前記ローサイド用スイッチの前記第２ソース電極とに電気的接続され、前記ハイサイド用スイッチの前記第２ソース電極と前記ローサイド用スイッチの前記第１ドレイン電極との接続に対し並列に接続されるキャパシタをさらに備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の半導体モジュール。 Said first drain electrode of the switch the high side, the electrically connected to said second source electrode of the low side switch, the first and the second source electrode of the switching the high side the low-side switch The semiconductor module according to any one of claims 1 to 12, further comprising a capacitor connected in parallel with respect to the connection with the drain electrode. 前記半導体モジュールは、樹脂で封止されており、
前記第３の導電性部材の一部と、平面的に見て前記ハイサイド用スイッチ及び前記ローサイド用スイッチのうちの他方のスイッチを取り囲むように配置された第２の導電性部材の一部にはそれぞれ、前記ハイサイド用スイッチの前記第２ソース電極と前記ローサイド用スイッチの前記第１ドレイン電極との接続に対し並列に接続されるキャパシタを配置するための外部接続用の端子が前記樹脂から露出した状態で設けられていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の半導体モジュール。 The semiconductor module is sealed with a resin and is sealed.
A part of the third conductive member and a part of the second conductive member arranged so as to surround the other switch of the high side switch and the low side switch when viewed in a plan view. Each of the terminals for external connection for arranging the capacitors connected in parallel with respect to the connection between the second source electrode of the high-side switch and the first drain electrode of the low-side switch are made of the resin. The semiconductor module according to claim 11 or 12, wherein the semiconductor module is provided in an exposed state. 前記第１半導体チップは、前記第２半導体チップよりも高い耐圧を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の半導体モジュール。 The semiconductor module according to any one of claims 1 to 14, wherein the first semiconductor chip has a higher withstand voltage than the second semiconductor chip. 請求項１〜１５のいずれかに記載の半導体モジュールを備えることを特徴とするスイッチング電源装置。 A switching power supply device including the semiconductor module according to any one of claims 1 to 15.
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