(57)【要約】【課題】精度よく出力電流を検出可能な半導体モジュールを提供する。【解決手段】電極１２に交流電流が流れることによって電極１２の周囲には磁界が生じ、かつ、磁界の向きと大きさとが変化する。磁界がコイル１を貫くことによりコイル１には誘導電流が流れる。誘導電流は微弱であるため、配線パターン２１，２２に流れる電流は周辺の電界あるいは磁界によって生じるノイズの影響を受けやすい。接地電極２３，２４が配線パターン２１，２２を覆うように基板３の表面に形成される。配線パターン２１，２２は接地電極２３，２４によってシールドされる。これにより配線パターン２１，２２に流れる電流にノイズの影響が及ぶのを防ぐことができる。【選択図】図３
2008016770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を出力する半導体素子と、
前記電流を受ける一方端と、前記電流が出力される他方端とを有する電極と、
前記電極に近接して設けられ、板状の絶縁体を有する配線基板と、
前記絶縁体を挟んで形成されるコイルとを備え、
前記コイルは、
前記絶縁体において前記電極に近い側に位置する一方の表面に線状に形成される複数の第１の導体パターンと、
前記絶縁体において前記一方の表面と反対側に位置する他方の表面に線状に形成される複数の第２の導体パターンと、
前記複数の第１の導体パターンと前記複数の第２の導体パターンとを螺旋状に接続する複数のスルーホール電極とを含み、
前記配線基板の内部に形成され、前記コイルの一方端および他方端とそれぞれ電気的に結合される第１および第２の配線パターンと、
前記配線基板の第１の主表面に形成され、前記第１の主表面から前記第２の主表面に向かう向きに見た場合に、前記第１および第２の配線パターンを覆うように見える第１の接地電極と、
前記第１の主表面に対して反対側に位置する前記配線基板の第２の主表面に形成され、前記第２の主表面から前記第１の主表面に向かう向きに見た場合に、前記第１および第２の配線パターンを覆うように見える第２の接地電極とをさらに備える、半導体モジュール。
【請求項２】
前記コイルの内部を貫通するように前記絶縁体の内部に配置される磁芯をさらに備える、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記絶縁体は、複数の絶縁層を有し、
前記磁芯は、前記複数の絶縁層のうち隣あう２つの絶縁層間に形成される第３の導体パターンを含む、請求項２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記絶縁体は、複数の絶縁層を有し、
前記磁芯は、
前記複数の絶縁層のうち隣あう２つの絶縁層間に形成され、銅を素材とする芯材と、
磁性体を素材とし、前記芯材の表面に設けられる膜とを含む、請求項２に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記配線基板は、前記複数の第２の導体パターンを覆う絶縁層をさらに有し、
前記第１の主表面は、前記配線基板において前記電極に近接する側の面であり、
前記第２の主表面は、前記絶縁層の表面であり、
前記第２の接地電極は、前記コイルをさらに覆うように前記第２の主表面に形成される、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記第１および第２の主表面のいずれかに実装されて、前記第１および第２の配線パターンに電気的に結合され、前記電極の周囲に生じる磁界により前記コイルに流れる誘導電流を測定する測定回路をさらに備える、請求項１に記載の半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体モジュールに関し、特に、半導体素子から出力される電流を検出する機能を有する半導体モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
導体に流れる電流をコイルにより検出する方法が従来から用いられている。たとえば特開２００２−４００５７号公報（特許文献１）は電流検出用コイル、およびこのコイルを用いた電流検出方法を開示する。上記文献によれば、基板に一体的に形成された薄膜導体とスルーホールとによってコイル導体（１回巻分のコイル単体、ひいては多数回巻のコイル）が構成され、電流用検出コイルは全体としてカードまたはプレート状の形体をとる。被検出電流が流れる導体の側面または周面にこのカード型電流検出コイルを貼り付けることで、その被検出電流を検出することができる。
【特許文献１】特開２００２−４００５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の半導体モジュール（パワーモジュール）では、コイルあるいはホール素子を使用した電流センサがバスバーに取り付けられ、電流センサから導出されるリード線は電流検出機能を有する回路に接続されていた。しかし上記した構成の電流センサは、コストが高い、小型化が困難、高い測定精度が得られにくい等の問題を有していた。
【０００４】
リード線を流れる電流はリード線の周囲に生じたノイズの影響を受けやすい。また、半導体モジュールの製造時にリード線の配置がばらつくと、ノイズの影響度が製品（半導体モジュール）ごとにばらつく。リード線が長くなるほどリード線の位置を安定させることが困難になるため、このような問題が顕著になる。
【０００５】
上述の問題を防ぐ方法として、リード線上の複数の箇所でリード線を固定する方法が考えられる。しかしこの方法によればリード線の位置を安定させることができるものの、半導体モジュールの組立時の作業性が低下する。
【０００６】
また、コイルから出力される電流が小さくなるほど、その電流の検出精度が低下する。このため半導体モジュールからの出力電流を正確に求めることが困難になる。特開２００２−４００５７号公報（特許文献１）に開示される電流用検出コイルは、プリント基板の表側の面と裏側の面とに形成された導体パターンがスルーホール電極により接続された構成を有する。プリント基板の表側の面に形成された導体パターンとプリント基板の裏側の面に形成された導体パターンとの距離は基板の厚み分しかない。
【０００７】
このような構成を有するコイルを被検出電流に近接させると、プリント基板の両面の導体は、被検出電流により生じた磁界の影響を受ける。このため各面の導体に誘導電流が流れる。プリント基板の両面に垂直な方向から見ると、各面の導体に流れる誘導電流の方向は互いに等しい。つまりコイルの内部で誘導電流同士が打ち消しあう。このためコイルから出力される電流が小さくなる。
【０００８】
本発明の目的は、精度よく出力電流を検出可能な半導体モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は要約すれば、半導体モジュールであって、電流を出力する半導体素子と、電流を受ける一方端と、電流が出力される他方端とを有する電極と、電極に近接して設けられ、板状の絶縁体を有する配線基板と、絶縁体を挟んで形成されるコイルとを備える。コイルは、絶縁体において電極に近い側に位置する一方の表面に線状に形成される複数の第１の導体パターンと、絶縁体において一方の表面と反対側に位置する他方の表面に線状に形成される複数の第２の導体パターンと、複数の第１の導体パターンと複数の第２の導体パターンとを螺旋状に接続する複数のスルーホール電極とを含む。半導体モジュールは、配線基板の内部に形成され、コイルの一方端および他方端とそれぞれ電気的に結合される第１および第２の配線パターンと、配線基板の第１の主表面に形成され、第１の主表面から第２の主表面に向かう向きに見た場合に、第１および第２の配線パターンを覆うように見える第１の接地電極と、第１の主表面に対して反対側に位置する配線基板の第２の主表面に形成され、第２の主表面から第１の主表面に向かう向きに見た場合に、第１および第２の配線パターンを覆うように見える第２の接地電極とをさらに備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、半導体モジュールから出力される電流を精度よく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１２】
［実施の形態１］
図１は、半導体モジュール１００の回路構成の例を示す図である。
【００１３】
図１を参照して、半導体モジュール１００は、交流モータ１０１を駆動する三相インバータ回路を構成する。三相インバータ回路は、互いに等しい構成を有するＵ相アームと、Ｖ相アームと、Ｗ相アームとからなる。このため図１ではＵ相アームの構成のみを代表的に示し、Ｖ相アームと、Ｗ相アームとの構成は示していない。なお図１において半導体モジュール１００と交流モータ１０１との間に表示した記号「///」は三相を表わす省略記号である。
【００１４】
半導体モジュール１００は、端子Ｔ１〜Ｔ３と、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２と、コイル１と、制御回路２とを含む。
【００１５】
端子Ｔ１と端子Ｔ２との間には直流電圧ＶＣＣが与えられる。ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２は端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に直列に接続される。
【００１６】
ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタは端子Ｔ１に接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のゲートは制御回路２に接続され、ＩＧＢＴ素子のエミッタは端子Ｔ３に接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタは端子Ｔ３に接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のゲートは制御回路２に接続され、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタは端子Ｔ２に接続される。
【００１７】
コイル１は交流モータ１０１に流れる電流（すなわち半導体モジュール１００から出力される電流）を検出する。コイル１に流れる電流は半導体モジュール１００から出力される電流に応じて変化する。制御回路２はコイル１に流れる電流を測定する。制御回路２は測定結果から交流モータ１０１に流れる電流の大きさを求める。そして制御回路２は交流モータ１０１に流れる電流の大きさに応じてＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２の駆動を制御する。なお制御回路２は本発明の「測定回路」に対応する。
【００１８】
図２は、図１に示す半導体モジュール１００の構造を模式的に示す断面図である。
図２を参照して、制御回路２は配線基板３の表側の主表面に実装される。ただし制御回路２は配線基板３の裏側の主表面に実装されてもよい。制御回路２は具体的には制御ＩＣ（Integrated Circuit）やマイクロコンピュータ等の半導体集積回路である。制御回路２はＩＧＢＴ素子Ｑ１の駆動を制御するだけでなく、ＩＧＢＴ素子Ｑ１を保護するための各種の機能を有する。制御回路２が備える保護機能の例としては、たとえば過電流保護機能、過電圧保護機能、過熱保護機能等がある。
【００１９】
配線基板３は複数の絶縁層が積層された多層基板である。コイル１は配線基板３に形成される。なおコイル１の構成は後に詳細に説明する。
【００２０】
配線基板３の内部には配線パターン２１，２２が形成される。なお図２では配線パターン２１，２２をまとめて配線パターン２１（２２）と示す。制御回路２は配線パターン２１（２２）を介してコイル１に結合される。これにより制御回路２はコイル１を流れる電流を受けることができる。
【００２１】
半導体モジュール１００は、さらに、電極１１，１２と、樹脂ケース１３と、基板１４と、ベース部１５と、中継端子１６とを含む。基板１４は絶縁体１４Ａと、絶縁体１４Ａの表側の面に設けられる銅箔１４Ｂ１，１４Ｂ２と、絶縁体１４Ａの裏側の面に設けられる銅箔１４Ｃとを含む。
【００２２】
電極１１の一方の端部は、図１に示す端子Ｔ１に対応する。電極１１の他方の端部は銅箔１４Ｂ１に接触する。電極１２の一方の端部は銅箔１４Ｂ２に接触する。電極１２の他方の端部は、図１に示す端子Ｔ３に対応する。なお電極１１，１２の各々の一部は樹脂ケース１３に埋め込まれている。
【００２３】
ＩＧＢＴ素子Ｑ１およびダイオードＤ１は銅箔１４Ｂ１の上に乗る半導体チップである。ＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタ電極（符号「Ｃ」で示す）は銅箔１４Ｂ１と電気的に結合される。ＩＧＢＴ素子Ｑ１のゲート端子（符号「Ｇ」で示す）およびエミッタ端子（符号「Ｅ」で示す）はコレクタ電極と反対側に位置する半導体チップの表面に設けられる。ゲート端子はアルミ等でできたワイヤを介して中継端子１６に結合される。中継端子１６は配線基板３に設けられる配線（図示せず）を介して制御回路２と結合される。
【００２４】
ＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタ端子はワイヤを介してダイオードＤ１のアノード電極（符号「Ａ」で示す）に結合される。さらにダイオードＤ１のアノード電極はワイヤを介して銅箔１４Ｂ２に結合される。これによりＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタ端子から出力される電流（被検出電流Ｉ）は電極１２の一方端から他方端（端子Ｔ３）に向けて流れる。
【００２５】
ダイオードＤ１のカソード電極（符号「Ｋ」で示す）はアノード電極に対して反対側に位置する半導体チップの表面に形成される。よってカソード電極は銅箔１４Ｂ１と電気的に結合される。以上説明したようにＩＧＢＴ素子Ｑ１、ダイオードＤ１および制御回路２が電気的に接続されることで図１に示す回路が実現される。
【００２６】
銅箔１４Ｃはベース部１５に接触する。ＩＧＢＴ素子Ｑ１およびダイオードＤ１で生じた熱を効率よく逃がすため、ベース部１５は熱伝導性に優れた金属（たとえばアルミニウム等）を用いて形成される。
【００２７】
なお図２には示さないが配線基板３の上方は樹脂で覆われている。また図が煩雑になるのを防ぐため、図２では、図１に示すＩＧＢＴ素子Ｑ２およびダイオードＤ２は示していない。
【００２８】
次に図２のコイル１およびその周辺部分の構成をより詳しく説明する。
図３は、図２のコイル１およびその周辺部分を拡大した平面図である。
【００２９】
図４は、配線基板３のうち図３に示される部分の構成を説明する図である。なお、コイル１の端部の構成をできるだけ分かりやすく示すために図４ではコイル１について一方端および他方端のみを示し、コイル１の途中の部分については示していない。
【００３０】
図３および図４を参照して、ＩＧＢＴ素子Ｑ１からアルミワイヤによって電気的に接続された電極１２は、樹脂ケース１３の内部を通り、樹脂ケース１３の上面まで導出される。端子Ｔ３には穴があけられている。また、樹脂ケース１３において端子Ｔ３の下部にはナット２５が埋め込まれている。電極１２と交流モータ１０１とは図示しないバスバーを介して接続される。端子Ｔ３に開けられた穴にボルトを通し、かつ、ボルトを締めることでバスバーと電極１２とが接続される。
【００３１】
配線基板３は複数の絶縁層２０Ａ〜２０Ｃを有する。配線基板３は電極１２の少なくとも一部に平行であるとともに、両者は近接する。
【００３２】
コイル１は配線基板３の端部（すなわち配線基板３において電極１２に近接する部分）に形成される。特に図４に示すようにコイル１は板状の絶縁体（すなわち絶縁層２０Ａ〜２０Ｃ）を挟んで形成される。
【００３３】
コイル１は、線状に形成された複数の導体パターン１Ａと、線状に形成された複数の導体パターン１Ｂと、複数のスルーホール電極１Ｃとを含む。複数の導体パターン１Ａは配線基板３において電極１２に近接する側の面である主表面３Ａに形成される。複数の導体パターン１Ｂは配線基板３において主表面３Ａの反対側に位置する主表面３Ｂに形成される。なお実施の形態１では主表面３Ａ，３Ｂは本発明における絶縁体の「一方の表面」および「他方の表面」にそれぞれ対応する。
【００３４】
図４に示すように導体パターン１Ａ，１Ｂの延びる方向は電極１２に流れる被検出電流Ｉの向きに略平行である。複数の導体パターン１Ａ，１Ｂは各導体パターンの両端に位置するスルーホール電極１Ｃによって接続される。これにより螺旋形状を有する１本の導線、すなわちコイル１が配線基板３に形成される。
【００３５】
このようにコイル１を配線基板３に形成することで、制御回路２を実装した配線基板３（制御基板）が被検出電流Ｉの大きさを検出できる。よって実施の形態１によれば電流センサを小型化できる。また、導体パターンによりコイル１を形成することで、配線基板３に実装される部品点数を削減できる。よって製造コストを低減できる。
【００３６】
また配線基板３を半導体モジュールの内部に設置すれば電流センサ（すなわちコイル１）も必然的に所定の測定場所に設置されるため、電流センサを別途設置する手間が省ける。よって半導体モジュールの組立を容易に行なうことができる。
【００３７】
配線基板３の内部には配線パターン２１，２２が形成される。配線パターン２１は絶縁層２０Ａと絶縁層２０Ｂとの間に形成される。配線パターン２２は絶縁層２０Ｂと絶縁層２０Ｃとの間に形成される。
【００３８】
配線パターン２１は、スルーホール電極１Ｃを介して、複数の導体パターン１Ａのうちコイル１の一方端側に位置する導体パターン１Ａに電気的に結合される。配線パターン２２は、スルーホール電極１Ｃを介して、複数の導体パターン１Ｂのうちコイル１の他方端側に位置する導体パターン１Ｂに電気的に結合される。これによりコイル１の両端は配線パターン２１，２２にそれぞれ結合される。
【００３９】
配線基板３の主表面３Ａには接地電極２３が形成され、配線基板３の主表面３Ｂには接地電極２４が形成される。
【００４０】
図３に示すように、主表面３Ｂから主表面３Ａに向かう向きに見た場合には接地電極２４は配線パターン２１，２２を覆うように見える。接地電極２３は接地電極２４に重なるため図３では接地電極２４は示されていない。つまり、主表面３Ａから主表面３Ｂに向かう向きに見た場合には接地電極２３は配線パターン２１，２２を覆うように見える。別の言い方をすれば、接地電極２３，２４の幅（配線パターン２１，２２の線幅方向と同方向の長さ）は配線パターン２１，２２の線幅よりも広い。
【００４１】
配線基板３の内部には複数の導体パターン１Ａ，１Ｂと絶縁された状態で磁芯１Ｅが設けられる。磁芯１Ｅはコイル１の内部を貫くように設けられる。磁芯１Ｅの素材はたとえば鉄である。なお磁芯１Ｅの素材はたとえばニッケル、コバルト等でもよい。
【００４２】
上述のように配線基板３は複数の絶縁層を積層して形成される。絶縁層はたとえばプリプレグ等のシート状の絶縁材である。配線基板３の内部に磁芯１Ｅを配置する方法は、たとえば以下のとおりである。まず絶縁層２０Ａ，２０Ｂを順次積層し、絶縁層２０Ｂに凹部を形成する。次にこの凹部に鉄の板を挿入する。続いて絶縁層２０Ｃを絶縁層２０Ｂの上に重ねる。これにより配線基板３の内部に磁芯１Ｅが配置される。
【００４３】
次に、半導体モジュール１００の動作を説明する。上述のように、半導体モジュール１００はＵ相アーム、Ｖ相アーム、Ｗ相アームを含む三相インバータ回路である。図示しない直流電源（バッテリー等）から出力される直流電流は半導体モジュール１００によって交流電流に変換される。半導体モジュール１００から出力される交流電流はバスバー（図示せず）を介して交流モータ１０１に流れる。
【００４４】
図３および図４を参照しながらさらに説明する。電極１２に交流電流が流れることによって電極１２の周囲には磁界が生じ、かつ、その磁界の向きと大きさとは変化する。磁界がコイル１を貫くことによりコイル１には誘導電流が流れる。誘導電流は図１（および図２）に示す制御回路２によって測定される。
【００４５】
誘導電流は微弱であるため、配線パターン２１，２２に流れる電流は周辺の電界あるいは磁界によって生じるノイズの影響を受けやすい。一般的にパワーモジュールは大電流のスイッチングに使用されるためノイズ源はパワーモジュールの様々な箇所に存在する。たとえば本実施の形態のようにパワーモジュールが交流モータの駆動に用いられる場合、バスバーあるいは交流モータにおいてノイズが発生する可能性がある。また、パワーモジュールが自動車に搭載される場合、たとえば点火プラグでノイズが生じる可能性がある。
【００４６】
本実施の形態では接地電極２３，２４が配線パターン２１，２２を覆うように配線基板３の表面に形成される。このため配線パターン２１，２２は接地電極２３，２４によってシールドされる。これにより配線パターン２１，２２に流れる電流にノイズの影響が及ぶのを防ぐことができる。
【００４７】
また、従来はコイルの両端に接続されるリード線の配置が半導体モジュールごとにばらつくことにより、ノイズの影響の度合いが半導体モジュールごとに異なるという問題があった。本実施の形態によれば配線パターン２１，２２は配線基板３にパターニング処理によって形成される。これによりコイルの両端に接続される配線の位置のばらつきを従来よりも低減することができる。よって、上述した問題を解決することができる。
【００４８】
さらに、コイル１の内部に磁芯１Ｅが設置される。これによりコイル１に流れる誘導電流を大きくすることができる。その理由の１つは、電極１２の周囲に生じた磁界を磁芯１Ｅが遮蔽することによって複数の導体パターン１Ｂの誘導電流が抑制されるためである。この点について以下、図示しながら説明する。
【００４９】
図５は、コイル１の内部に磁芯１Ｅが設けられていない場合にコイル１に流れる誘導電流を示す図である。
【００５０】
図５を参照して、電極１２内で被検出電流Ｉ（交流電流）が図示の向きに流れると、電極１２の周囲に閉ループ状の磁束（磁場）が発生する。一部の磁束φはコイル１の内側を軸方向に貫通するようにして配線基板３の中を通る。被検出電流Ｉが変化すると、磁束φもそれに比例して変化する。その結果、導体パターン１Ａ，１Ｂには誘導電流が流れる。
【００５１】
電極１２とコイル１との距離が短くなるほど、コイル１に流れる誘導電流も大きくなる。導体パターン１Ａは被検出電流Ｉに近いため、当然ながら誘導電流が生じる。しかしながら配線基板３が薄いために導体パターン１Ｂも磁束φの影響を受ける。このため導体パターン１Ｂにも誘導電流が流れる。
【００５２】
導体パターン１Ａに流れる誘導電流をｉａとし、導体パターン１Ｂに流れる誘導電流をｉｂとする。配線基板３の表面に垂直な方向から見た場合には誘導電流ｉａの流れる方向は誘導電流ｉｂの流れる方向と略同じである。
【００５３】
このため誘導電流ｉａ，ｉｂは互いに打ち消しあう。導体パターン１Ａのほうが導体パターン１Ｂよりも電極１２に近いため、誘導電流ｉａは誘導電流ｉｂよりも多少大きい。このためコイル１からは誘導電流ｉａと誘導電流ｉｂとの差に等しい電流が出力されるものの、その電流の大きさは小さい。
【００５４】
図６は、コイル１の内部に磁芯１Ｅを設けた場合にコイル１に流れる誘導電流を示す図である。
【００５５】
図６を参照して、磁芯１Ｅは磁束φを遮蔽する役割を果たす。このため導体パターン１Ｂでは磁束φの影響が小さくなる。この結果、配線基板３の表面に垂直方向から見た場合には誘導電流ｉａの流れる方向と誘導電流ｉｂの流れる方向とが逆向きになる。よってコイル１から出力される電流が大きくなる。
【００５６】
また、コイル１（特に導体パターン１Ａ）を電極１２に近接して設けることで、コイル１での位置における磁界が強くなる。さらに、磁芯１Ｅをコイル１の内部に設けることでコイルを貫く磁界がより強くなる。これらの理由によってもコイル１に生じる誘導電流が大きくなる。
【００５７】
誘導電流が大きくなるほど制御回路２はその誘導電流の値を正確に求めることができる。このことは制御回路２が電極１２に流れる交流電流の大きさを正確に検出できることを意味する。すなわち本実施の形態によれば電極１２に流れる交流電流の大きさを正確に検出できる。
【００５８】
なお、配線パターン２１，２２が長いほど配線パターン２１，２２を流れる電流にノイズの影響が及びやすくなる。よって配線パターン２１，２２はできるだけ短いほうが好ましい。また、コイル１の巻数が多いほど、コイルに流れる誘導電流が大きくなる。このため複数の導体パターン１Ａ，１Ｂの本数はできるだけ多いほうが好ましい。
【００５９】
このように実施の形態１ではコイルの両端にそれぞれ接続される２つの配線パターンをともに挟む２つの接地電極が設けられる。これにより、ノイズの問題を防ぎながらコイルに生じた誘導電流を検出することができる。また、実施の形態１によれば、コイルの内部に磁芯を配置することでコイルに生じた誘導電流を大きくすることができる。よって実施の形態１によれば半導体モジュールから出力される電流を精度よく検出することが可能になる。
【００６０】
［実施の形態２］
実施の形態２の半導体モジュールの回路構成は図１に示す半導体モジュール１００の回路構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。また、実施の形態２の半導体モジュールの断面構造は図２に示す半導体モジュール１００の断面構造と同様である。
【００６１】
実施の形態２と実施の形態１との相違点は、コイル１の内部に設けられる磁芯の構成である。以下、この点について説明する。
【００６２】
図７は、実施の形態２の半導体モジュールが備えるコイル１およびその周辺部分を拡大した平面図である。
【００６３】
図８は、配線基板３において図７に示す部分の構成を説明する図である。なお図４と同様に図８ではコイル１については一方端および他方端のみを示し、コイル１の途中の部分については示していない。
【００６４】
図７および図８を参照して、実施の形態２ではコイル１の内部に磁芯１Ｆ１，１Ｆ２が設けられる。
【００６５】
磁芯１Ｆ１，１Ｆ２は配線パターン２１，２２と同様にパターニング処理によって形成される。磁芯１Ｆ１は絶縁層２０Ａに貼り付けた磁芯の箔をエッチングによりパターニングすることで形成される。磁芯１Ｆ１の上にはたとえば上述のプリプレグ等からなる絶縁層２０Ｂが積層される。磁芯１Ｆ２は絶縁層２０Ｂに貼り付けた磁性体の箔をエッチングによりパターニングすることで形成される。磁芯１Ｆ１の上には絶縁層２０Ｃが積層される。
【００６６】
要するに、複数の絶縁層２０Ａ〜２０Ｃのうちの隣り合う２つの絶縁層２０Ａ，２０Ｂの間に磁芯１Ｆ１が形成される。同様に、複数の絶縁層２０Ａ〜２０Ｃのうちの隣り合う２つの絶縁層２０Ｂ，２０Ｃの間に磁芯１Ｆ２が形成される。
【００６７】
このように磁芯を形成することにより磁芯の形成が容易になる。よって実施の形態２によれば実施の形態１よりも半導体モジュールの製造コストを低減することができる。
【００６８】
なお、配線パターン２１，２２は磁芯１Ｆ１，１Ｆ２と同じ素材（すなわち磁性体）により形成されていてもよい。また、配線パターン２１，２２は銅箔により形成されていてもよい。
【００６９】
磁芯１Ｆ１，１Ｆ２は単一の素材（たとえばクロム、ニッケル等）により形成されてもよいし、以下の図に示す構成を有してもよい。
【００７０】
図９は、図８に示す磁芯１Ｆ１，１Ｆ２の構成例を模式的に説明する図である。
図９を参照して、配線基板３の内部において磁芯１Ｆ１，１Ｆ２が設けられる。磁芯１Ｆ１は絶縁層２０Ａの上にパターニング処理により形成された銅箔３１（芯材）と、銅箔３１の表面に形成される膜状の磁性体３２とを含む。磁芯１Ｆ２は絶縁層２０Ｂの上にパターニング処理により形成された銅箔３１と、銅箔の表面に形成される膜状の磁性体３２とを含む。
【００７１】
磁性体３２の素材はたとえばニッケルやクロム等である。また、磁性体３２はメッキや蒸着等によって銅箔３１の表面に設けられる。このような構造の磁芯を形成することにより実施の形態１よりもコイル１の内部に磁芯を配置することが容易になる。なお磁芯の数は限定されず、１つでもよいし、２つより多くてもよい。
【００７２】
以上のように実施の形態２によればコイル内部の磁芯を容易に形成することができる。これにより実施の形態２によれば半導体モジュールの製造コストを低減することができる。
【００７３】
［実施の形態３］
実施の形態３の半導体モジュールの回路構成は図１に示す半導体モジュール１００の回路構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。また、実施の形態２の半導体モジュールの断面構造は図２に示す半導体モジュール１００の断面構造と同様である。
【００７４】
実施の形態３と実施の形態１との相違点は、図２に示す配線基板３の端部（コイル１を含む部分）の構成である。
【００７５】
図１０は、実施の形態３の半導体モジュールが備えるコイル１およびその周辺部分を拡大した平面図である。
【００７６】
図１１は、配線基板３において図１０に示す部分の構成を説明する図である。なお図４と同様に図１１ではコイル１については一方端および他方端のみを示し、コイル１の途中の部分については示していない。
【００７７】
図１０および図１１を参照して、複数の導体パターン１Ｂは絶縁層２０Ｂの表面に形成され、絶縁層２０Ｃにより覆われる。つまり、実施の形態３では絶縁層２０Ａ，２０Ｂが本発明における「板状の絶縁体」に対応し、絶縁層２０Ｃが本発明における「複数の第２のパターンを覆う絶縁層」に対応する。
【００７８】
基板の主表面３Ｂから主表面３Ａに向かう方向に見た場合には接地電極２４は配線パターン２１，２２だけでなくコイル１も覆うように主表面３Ｂに形成される。この点で実施の形態３は実施の形態１と異なる。
【００７９】
なお、図１０および図１１に示す他の部分の構成については図３および図４の対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。
【００８０】
上述したように半導体モジュールの周辺の様々な場所にノイズ源が存在する可能性がある。複数の導体パターン１Ａよりも複数の導体パターン１Ｂのほうが半導体モジュールの表面に近いため、複数の導体パターン１Ｂは複数の導体パターン１Ａよりもノイズを受けやすい。実施の形態３では接地電極２４が複数の導体パターン１Ｂを覆うため、周囲からの電界あるいは磁界によるノイズに対する耐量をより向上させることが可能になる。
【００８１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】半導体モジュール１００の回路構成の例を示す図である。
【図２】図１に示す半導体モジュール１００の構造を模式的に示す断面図である。
【図３】図２のコイル１およびその周辺部分を拡大した平面図である。
【図４】配線基板３において図３に示される部分の構成を説明する図である。
【図５】コイル１の内部に磁芯１Ｅが設けられていない場合にコイル１に流れる誘導電流を示す図である。
【図６】コイル１の内部に磁芯１Ｅを設けた場合にコイル１に流れる誘導電流を示す図である。
【図７】実施の形態２の半導体モジュールが備えるコイル１およびその周辺部分を拡大した平面図である。
【図８】配線基板３において図７に示す部分の構成を説明する図である。
【図９】図８に示す磁芯１Ｆ１，１Ｆ２の構成例を模式的に説明する図である。
【図１０】実施の形態３の半導体モジュールが備えるコイル１およびその周辺部分を拡大した平面図である。
【図１１】配線基板３において図１０に示す部分の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  コイル、１Ａ，１Ｂ  導体パターン、１Ｃ  スルーホール電極、１Ｅ，１Ｆ１，１Ｆ２  磁芯、２  制御回路、３  配線基板、３Ａ，３Ｂ  主表面、１１，１２  電極、１３  樹脂ケース、１４  基板、１４Ａ  絶縁体、１４Ｂ１，１４Ｂ２，１４Ｃ，３１  銅箔、１５  ベース部、１６  中継端子、２０Ａ〜２０Ｃ  絶縁層、２１，２２  配線パターン、２３，２４  接地電極、２５  ナット、３２  磁性体、１００  半導体モジュール、１０１  交流モータ、Ｄ１，Ｄ２  ダイオード、Ｑ１，Ｑ２  ＩＧＢＴ素子、Ｔ１〜Ｔ３  端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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