功率模块制造技术

抑制在开关时功率PGND的电位变动所致的杂讯输送到控制电路的控制输出电路。功率模块(100)包括功率电路(1)、以及控制电路(2)，PGND与CGND被分离，控制电路(2)的控制输出电路(22)的至少一部分、与CGND隔着绝缘层(24)，配置在互相在不同的层中对向的位置。

【技术实现步骤摘要】
功率模块
本专利技术是关于功率模块(powermodule)。
技术介绍
近年，关于功率模块的开发，要求进一步的开关速度的提升。然而，进行高速开关，藉此产生在开关时从功率电路向控制电路输送杂讯的可能性。在专利文献1中，公开了将驱动高侧开关的栅极的路径与主电流路径分离的构成。又，在非专利文献1登载了以下的构成。即，公开了包含输入控制信号的控制输入电路、以已被输入的信号为基础控制功率半导体的栅极电压的控制输出电路、以及向功率半导体输入输出电流的功率电路的构成。又，在非专利文献1记载的构成中，在第二层中，在从第一层的控制输入电路隔着绝缘层对向的位置(正下方)配置有控制GND。在Hi-side的控制输出电路的正下方配置有连接到SW电位的图案(控制输出GND(Hi))。又，在Lo-side的控制输出电路的正下方配置有连接到功率GND的图案(控制输出GND(Lo))。现有技术文献专利文献专利文献1：日本公开特许公报“特开2013-141035号”非专利文献1“GN001ApplicationGuideDesignwithGaNEnhancementmodeHEMT”UpdatedonApril12,2018GaNSystemsInc.(日文翻译“GN001アプリケーションガイドエンハンスメントモードGaN-HEMTを用いたデザイン”)(第四十页)
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题然而，在专利文献1公开的半导体装置的构成中，由于MOSFET的源极电极与驱动器电路的源极电极被金属配线设为同电位，有产生功率GND的电位变动所致的向控制电路的杂讯的输送的可能性。又，非专利文献1由于功率GND在功率半导体的开关时电位变动，有因感应电动势(inducedelectromotiveforce)对控制输出电路输送杂讯的可能性。换言之，有功率GND的杂讯隔着绝缘材料，输送到配置在不同的层间中对向的位置的控制输出电路的可能性。本专利技术的一方案将抑制在开关时功率GND的电位变动所致的杂讯输送到控制电路的控制输出电路设为目的。解决问题的方案为了解决上述的课题，本专利技术的一方案的功率模块包括：功率电路，包括一或多个功率半导体；以及控制电路，对所述一或多个功率半导体的各个供给栅极信号；所述控制电路包含：一或多个栅极驱动器，根据控制信号产生所述各栅极信号，所述控制信号被输入的侧与产生所述各栅极信号的侧被绝缘；控制输入电路，所述控制信号被输入，用以将所述控制信号供给到所述一或多个栅极驱动器；以及控制输出电路，将所述各栅极信号供给到所述各功率半导体；其中所述功率电路的接地、与所述控制电路的接地被分离；所述控制电路的所述控制输出电路的至少一部分、与所述控制电路的接地隔着绝缘层，配置在互相在不同的层中对向的位置。专利技术效果根据本专利技术的一方案，能够抑制在开关时功率GND的电位变动所致的杂讯输送到控制电路的控制输出电路。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1的功率模块的构成例的说明图。图2是图1的A-A’剖面图。图3是表示图1的功率模块的构成的例子的电路图。图4的(a)～(c)是表示实施方式1与先前技术的开关时的栅极电压波形的图。图5是表示本专利技术的实施方式2的功率模块的构成例的说明图。图6是图5的A-A’剖面图。图7是表示图5的功率模块的功率电路部的图。图8是表示本专利技术的实施方式3的功率模块的构成例的说明图。图9是表示比较例的功率模块的构成例的剖面图。具体实施方式[实施方式1]若针对本专利技术的一实施方式进行说明则如以下所述。以下，为了便于说明，有针对在特定的实施方式已说明的构成与具有相同功能的构成，标注相同的符号，省略其说明的情况。(功率模块的构成例)图1是表示本实施方式的功率模块100的构成例的说明图，图2是图1的A-A’剖面图，图3是表示图1的功率模块100的构成的例子的电路图。首先，如图3所示，功率模块100包括功率电路1、控制电路2。功率电路1包括一或多个功率半导体(在图3的例示中包括High-side(以下称为“Hi-side”)功率半导体11H以及Low-side(以下称为“Lo-side”)功率半导体11L，在本说明书中，不特别区别的情况，有总称功率半导体11的情况)。控制电路2包括控制输入电路21、控制输出电路22。功率电路1是在例如Hi-side功率半导体11H与Lo-side功率半导体11L使电流输入输出。控制电路2对所述一或多个功率半导体的各个供给栅极信号。具体而言，控制电路2控制各功率半导体11的栅极电压。在本实施方式中，也将“接地”记载为“GND”。又，图3的符号PWMH是表示Hi-side控制信号，PWML是表示Lo-side控制信号，VCC是表示控制输入电源，CGND(ControlGround)是表示控制输入GND，PGND(PowerGround)是表示功率GND(以下同样)。又，VDDH是表示Hi-side控制输出电源，VEEH是表示Hi-side控制输出GND，VDDL是表示Lo-side控制输出电源，VEEL是表示Lo-side控制输出GND。又，Power是表示功率输入，Output是表示功率输出，PGND1是表示第一PGND，PGND2是表示第二PGND。又，不区别第一PGND与第二PGND的情况有总称PGND的情况。细节虽然于后叙述，但如图3所示，PGND1以及PGND2、与CGND被分离。又，如图2所示，控制电路2的控制输出电路22的至少一部分、与CGND隔着绝缘层24，配置在互相在不同的层中对向的位置。功率半导体11作为例子例如由GaN等构成。又，如图3所示，在Power(后述的第一功率端子)、PGND1(后述的第二功率端子)(PGND2(后述的第四功率端子))之间，连接有旁路电容器(bypasscondenser)12(也参照图1)。针对旁路电容器12的细节于后叙述。在本实施方式的功率电路1的Hi-side功率半导体11H与Lo-side功率半导体11L中，例如，在导通(turnon)Hi-side功率半导体11H的时候，使接近400V的电压开关动作。另一方面，对上述的Hi-side功率半导体与Lo-side功率半导体11L供给栅极信号的控制电路2是例如导通电压为1V。在使接近400V的电压开关动作的功率电路1中，功率半导体11的开关时的PGND(PGND1、PGND2)的电位变动大。若PGND的电位变动大，则由于在控制电路2的CGND，功率半导体11的开关时的PGND的电位变动所致的杂讯变得容易输送，有控制电路2的栅极信号使功率半导体11误导通的疑虑。又，例如，在功率半导体11使用GaN的情况，有因功率半导体11的高速开关，上述的功率半导体11的开关时的PGND的电位变动变得更强的倾向。(比较例)图9是表示比较例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率模块，其特征在于，包括：/n功率电路，包括一或多个功率半导体；以及/n控制电路，对所述一或多个功率半导体的各个供给栅极信号；/n所述控制电路包含：/n一或多个栅极驱动器，根据控制信号产生所述各栅极信号，所述控制信号被输入的侧与产生所述各栅极信号的侧被绝缘；/n控制输入电路，所述控制信号被输入，用以将所述控制信号供给到所述一或多个栅极驱动器；以及/n控制输出电路，用以将所述各栅极信号供给到所述各功率半导体；其中/n所述功率电路的接地、与所述控制电路的接地被分离；/n所述控制电路的所述控制输出电路的至少一部分、与所述控制电路的接地隔着绝缘层，配置在互相在不同的层中对向的位置。/n

【技术特征摘要】
20190708 JP 2019-1270271.一种功率模块，其特征在于，包括：
功率电路，包括一或多个功率半导体；以及
控制电路，对所述一或多个功率半导体的各个供给栅极信号；
所述控制电路包含：
一或多个栅极驱动器，根据控制信号产生所述各栅极信号，所述控制信号被输入的侧与产生所述各栅极信号的侧被绝缘；
控制输入电路，所述控制信号被输入，用以将所述控制信号供给到所述一或多个栅极驱动器；以及
控制输出电路，用以将所述各栅极信号供给到所述各功率半导体；其中
所述功率电路的接地、与所述控制电路的接地被分离；
所述控制电路的所述控制输出电路的至少一部分、与所述控制电路的接地隔着绝缘层，配置在互相在不同的层中对向的位置。


2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，
所述控制输入电路、与所述功率电路的接地配置在互相在不同的层中不对向的位置。


3.根据权利要求1或2所述的功率模块，其特征在于，
所述功率模块的基板配线以三层构成。


4.根据权利要求1或2所述的功率模块，其特征在于，
所述功率模块的基板配线以两层构成。


5.根据权利要求1或2所述的功率模块，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：金井洋贵，佐藤知稔，藤田耕一郎，田中研一，米田博之，藤井直道，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP