CN102105983B - 半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种半导体装置(10)，其中具有：具有强磁性体的基体(15)、搭载在基体(15)上的第一半导体芯片(11)以及第二半导体芯片(12)、在基体(15)上配设且与第一半导体芯片(11)电连接的第一线圈(131)、与其重复配设且与第一线圈(131)电磁连接并且与第二半导体芯片(12)电连接的第二线圈(132)、由强磁性体构成且在基体(15)上安装的变压器结构体(18)、以及密封体(100)，变压器结构体(18)具有第一芯部(181)、第一侧面屏蔽部(182)、第一上表面屏蔽部(183)。

Description

半导体装置
技术领域
本发明涉及一种半导体装置，特别涉及一种将半导体芯片和变压器内藏于一个密封体的半导体装置。
背景技术
考虑自然环境而进行着将内燃机和电动机混存的混合动力车的开发。在这种混合动力车中搭载有两种电池。一种电池是用于车载电路、灯光类、内燃机的点火等的12V系列或24V系列电池(低电压系列电池)。另一种电池是用于升压到例如500V～900V的高电压而驱动电动机的200V系列电池(高电压类电池)。
低电压系列电池的电源供给线相对高电压类电池的电源供给线基本上处于被绝缘分离的状态。电动机将从在车载电子电路中组装的微型计算机输出的控制信号(脉冲信号)传递到电动机驱动器，通过该电动机驱动器进行驱动控制。并且，来自电动机驱动器侧的检测信号(脉冲信号)等被传递到微型计算机。
在以下专利文献1中揭示有，在此种电信号的传递中使用了光学设备，在低电压系列电源供给线和高电压系列电源供给线绝缘分离的同时，在双方电路系统中进行电信号的传递。
专利文献1：日本特开2001-327171号公报
然而，在前述的专利文献1中所揭示的发明中，在电信号的传递中使用光学设备。光学设备使用发光二极管和受光元件(晶体管)，包含将一方的电源供给线的电信号通过发光二极管变换成光信号而发光、在另一方的电源供给线中通过受光元件将受光的光信号变换成电信号的动作。一系列的信号传递时间例如达到10μsec。即，在光学设备中未考虑电信号的传递应答性低的问题。
并且，在光学设备中，在发光二极管的亮度降低时受光元件的受光特性变迟钝，从此点也可知传递应答性降低。并且，在光学设备置于高温环境下时，加速发光二极管的亮度降低或受光元件的受光特性的降低，未考虑到光学设备的使用不能满足作为混合动力车的耐用年数。
发明内容
为解决上述问题，本发明在于提供一种可高速化电信号的传递速度、且可延长耐用年数的半导体装置。
进而，本发明还提供一种可减少内部噪音及外部噪音的影响的半导体装置。
为了解决上述课题，本发明的半导体装置，其特征在于，具备：基体，其具有强磁性体；在所述基体上搭载的第一半导体芯片以及第二半导体芯片；第一线圈，其在所述基体的所述强磁性体上配设，与所述第一半导体芯片电连接；第二线圈，其在所述第一线圈上重复配设，与所述第一线圈电磁连接并且与所述第二半导体芯片电连接；变压器结构体，其安装在所述基体上，并且具有从所述第二线圈的中央部穿过所述第一线圈的中央部而配设的第一芯部、沿着所述第二线圈的侧面的一部分以及所述第一线圈的侧面的一部分配设的第一侧面屏蔽部、在所述第一线圈以及所述第二线圈上配设的第一上表面屏蔽部，所述第一芯部、所述第一侧面屏蔽部以及所述第一上表面屏蔽部由强磁性体构成；以及密封体，其覆盖所述基体的一部分、所述第一半导体芯片、所述第二半导体芯片、所述第一线圈、所述第二线圈以及所述变压器结构体。
根据该特征的半导体装置，优选进一步具备：第三线圈，其在所述基体的所述强磁性体上与所述第一线圈以及所述第二线圈不同的区域上配设，与所述第一半导体芯片电连接；以及第四线圈，其在所述第三线圈重复配设，与所述第三线圈电磁连接并且与所述第二半导体芯片电连接，所述变压器结构体进一步具备：第二芯部，其从所述第四线圈的中央部穿过所述第三线圈的中央部而配设；第二侧面屏蔽部，其沿着所述第四线圈的侧面的一部分以及所述第三线圈的侧面的一部分配设；第二上表面屏蔽部，其在所述第三线圈及所述第四线圈上配设；以及变压器间屏蔽部，其在所述第一线圈以及所述第二线圈和所述第三线圈以及所述第四线圈之间配设。
此外，根据该特征的半导体装置，优选进一步具备层叠基板，该层叠基板配设在所述基体的一个表面上，具有所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈及所述第四线圈并且具有柔韧性。
此外，根据该特征的半导体装置，所述基体、所述变压器结构体都由铁镍合金材所构成。
此外，根据该特征的半导体装置，所述层叠基板具备：第一绝缘体，其在所述基体的所述一个表面上配设，由具有柔韧性的树脂膜构成；在所述第一绝缘体上配设的所述第二线圈以及所述第四线圈；第二绝缘体，其在所述第二线圈上以及所述第四线圈上配设，由具有柔韧性的树脂膜构成；在所述第二绝缘体上配设的所述第一线圈以及所述第三线圈；以及第三绝缘体，其在所述第一线圈上及所述第三线圈上配设，由具有柔韧性的树脂膜构成。
并且，根据该特征的半导体装置，所述第一半导体芯片、所述第二半导体芯片互相分离-而配设在所述层叠基板上，所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈以及所述第四线圈配设在所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片之间。
并且，根据该特征的半导体装置，所述第一线圈、所述第二线圈以及所述变压器结构体的所述第一芯部构成所述第一变压器，所述第三线圈、所述第四线圈以及所述变压器结构体的所述第二芯部构成第二变压器。
并且，根据该特征的半导体装置，所述第一半导体芯片作为驱动器而作用，所述第二半导体芯片作为缓冲器而作用，所述第一变压器及所述第二变压器从所述驱动器向缓冲器传递信号。
根据本发明，能够高速化电信号的传递速度，并且能够延长耐用年数。
根据本发明，能够提供一种半导体装置，其能够进一步减少内部噪音及外部噪音的影响。
附图说明
图1是去除了本发明实施例1的半导体装置的一部分密封体的俯视图。
图2是本发明实施例1的半导体装置的剖视图(图1所示的F2-F2向剖视图)。
图3是实施例1的半导体装置安装的系统电路框图。
图4是实施例1的半导体装置的要部的分解立体图。
图5(A)是去除了实施例1的第一变形例的半导体装置的一部分密封体的俯视图，图5(B)是表示实施例1的第2变形例的半导体装置的要部的模式性的剖视图。
图6是本发明实施例2的半导体装置的要部的模式性的剖面图。
图7是本发明实施例2的变形例的半导体装置的要部的模式性的剖视图。
图8是本发明实施例3的半导体装置的要部的模式性的剖视图。
图9是本发明实施例3的变形例的半导体装置的要部的模式性的剖视图。
图10是本发明实施例4的半导体装置的要部的模式性的剖视图。
图11是本发明实施例5的半导体装置的半导体芯片及变压器的布局图。
符号说明
1、车载电路系统，10、半导体装置，100、密封体，11、第一半导体芯片，11A、11B、12A、12B、缓冲器，11C、基板调节器，12、第二半导体芯片，13、第一变压器，131、第一线圈部，132、第二线圈部，14、第二变压器，141、第三线圈部，142、第四线圈部，15、基体，16、引导部，17、层叠基板，171、第一绝缘体，172、第一导电体，173、第二绝缘体，174、第二导电体，175、第三绝缘体，18、变压器结构体，18A、第一变压器结构体，18B、第二变压器结构体，181、181A、181B、第一芯部，182、182A、182B、第一侧面屏蔽部，183、183A、183B、第一上表面屏蔽部，184、184A、184B、第二芯部，185、185A、185B、第二侧面屏蔽部，186、186A、186B、第二上表面屏蔽部，187、187A、187B、变压器间屏蔽部，188、第三侧面屏蔽部，189、第四侧面屏蔽部，191-194、电线，2、低电压系列电路，21、低电压系列电池，22、32、DC-DC变换器，23、微型计算机，3、高电压系列电路，31、高电压系列电池，33、PAM变换器，34、前段驱动器，35、驱动器，36、电动机。
具体实施方式
以下，结合附图对本发明的实施例进行说明。在以下附图说明中，对相同或类似的部分赋予相同或类似的符号。但是，附图仅为模式性的结构，与实际结构不同。并且，各附图之间存在彼此尺寸关系或比率不同的情形。
并且，如下所述的实施例中例示了具体化该发明的技术思想的装置及方法，该发明的技术思想并未将各构成部件的配置等限定于如下结构。该发明的技术思想可在权利要求的范围内进行多种变更。
【实施例1】
本发明实施例1说明了搭载在混合动力车的车载电路系统，用于电压电平不同的电路类的电信号的传递，是在构筑绝缘端口(insulated port)的半导体装置(混合动力车用绝缘IC)中适用了本发明的例子。
【混合动力车的车载电路系统】
如图3所示，根据实施例1的半导体装置10搭载在混合动力车的车载电路系统1(组装)中。该车载电路系统1，虽然仅图示了其一部分，但具有低电压系列电池21、使用该低电压系列电池21所供给的低电压电源的低电压系列电路2、高电压系列电池31、以及使用该高电压系列电池31所供给的高电压电源的高电压系列电路3。半导体装置10设置在低电压系列电路2和在与该其绝缘分离状态下配设的高电压类电路3之间，在低电压系列电路2和高电压系列电路3之间进行电信号的发送接收(传递)。
低电压系列电池21，在实施例1中是指对混合动力车的车载电路、车头灯或转向灯等灯光类、汽油机或柴油机等内燃机供给点火等所使用的电源的控制用12V系列电池或24V系列电池。高电压系列电池31，是对混合动力车运行所使用的电动机或驱动控制该电动机的电路供给电源的逆变器用200V系列电池。
低电压系列电路2，在实施例1中具有DC-DC变换器22、微型计算机23。DC-DC变换器22与低电压系列电池21连接，将从该低电压系列电池21供给的低电压直流电源变换为在低电压系列电路2中所使用的电压电平例如5V的直流电源。向微型计算机23供给有通过DC-DC变换器22变换的直流电源。并且，通过DC-DC变换器变换的直流电源也供给到半导体装置10。微型计算机23在这里至少输出进行在高电压系列电路3中配设的电动机36的驱动控制的控制信号(脉冲信号)。
高压类电路3，在实施例1中具有DC-DC变换器32、PAM(pulseamplitude modulation：脉幅调制)变换器33、前段驱动器34、驱动器35、在混合动力车行驶时使用的电动机36。DC-DC变换器32与高电压类电池31连接，将从该高电压系列电池31供给的高电压直流电源变换为在高电压类电路3所使用的电压电平的直流电源。PAM变换器33与高电压系列电池31连接，向PAM变换器33供给从高电压系列电池31供给的高电压直流电源。PAM变换器33进行电动机36的转速控制。前段驱动器34基于从微型计算机23传递的控制信号进行驱动器35的控制。驱动器35基于从前段驱动器34传递的控制信号和从PAM变换器33传递的控制信号，进行电动机36的驱动且控制该电动机36的旋转。并且，电动机36以代替未图示的内燃机的驱动的方式或与该内燃机的驱动一起使得混合动力车行驶。
在实施例1中，低电压系列电路2和高电压系列电路3之间(低电压系列电源线和高电压系列电源线之间)并不一定是限于该数值，可以设定为2.5kV/min-3.0kV/min的绝缘耐压。
【半导体装置的电路结构】
如图3所示，实施例1的半导体装置10具有第一半导体芯片、第二半导体芯片12、第一变压器13、第二变压器14。
第一半导体芯片11是单片控制用IC(MIC)。该第一半导体芯片11具有缓冲器(逆变器)11A、缓冲器(逆变器)11B、以及基板调节器11C，作为驱动器IC而起作用。缓冲器11A、11B的各自的输入与低电压系列电路2的微型计算机23连接。基板调节器11C的输入与DC-DC变换器22连接。
第二半导体芯片12同样是单片控制用IC(MIC)。该第二半导体芯片12具有缓冲器(逆变器)12A、缓冲器(逆变器)12B，对从第一半导体芯片11传递来的控制信号进行波形整形，作为对进行了该波形整形的控制信号输出到高电压系列电路3的输出缓冲器而起作用。缓冲器12A、12B的各自的输出与高电压系列电路3的前段驱动器34连接。
第一变压器13及第二变压器14中的任何一个，将从第一半导体芯片11输出的、来自低电压系列电路2的微型计算机23的控制信号(电信号)传递到第二半导体芯片12。传递到该第二半导体芯片12的控制信号输出到高电压类电路3的前段驱动器34。
第一变压器13具有：与第一半导体芯片11的缓冲器11A的输出连接的第一线圈131、与该第一线圈131电磁连接且与第二半导体芯片12的缓冲器12A的输入连接的第二线圈132。第二变压器14具有：与第一半导体芯片11的缓冲器11B的输出连接的第三线圈141、与该第三线圈电磁连接且与第二半导体芯片12的缓冲器12B的输入连接的第四线圈142。
【半导体装置的设备结构】
如图1及图2所示，实施例1的半导体装置10具有：具有强磁性体的基体15；搭载在基体15上的第一半导体芯片11及第二半导体芯片12；配设在基体15的强磁性体上、与第一半导体芯片11电连接的第一线圈131；重复配设在第一线圈131、与第一线圈131电磁连接并与第二半导体芯片12电连接的第二线圈132；具有从第二线圈132的中央部穿过第一线圈131的中央部地配设的第一芯部181、沿着第二线圈132的侧面的一部及第一线圈131的侧面的一部配设的第一侧面屏蔽部182、配设在第一线圈131及第二线圈132上的第一上表面屏蔽部183，其中，第一芯部181、第一侧面屏蔽部182及第一上表面屏蔽部183由强磁性体构成，具备安装在基体15上的变压器结构体18；以及对基体15的一部分、第一半导体芯片11、第二半导体芯片12、第一线圈131、第二线圈132及驱动结构体18进行覆盖的密封体100。
进而，半导体装置10进一步具有：在基体15的强磁性体上在与第一线圈131及第二线圈132不同的区域配设的、与第一半导体芯片11电连接的第三线圈141；重复配设在第三线圈141、与第三线圈141电磁连接并与第二半导体芯片12电连接的第四线圈142。并且，变压器结构体18进一步具有：从第四线圈142的中央部跨过第三线圈141的中央部而配设的第二芯部184；沿着第四线圈142的侧面的一部分及第三线圈141的侧面的一部分配设的第二侧面屏蔽部185；在第三线圈141及第四线圈142上配设的第二上表面屏蔽部186；在第一线圈131及第二线圈132和第三线圈141及第四线圈142之间配设的变压器间屏蔽部187。
基体(底架)15具有作为搭载第一半导体芯片11、第二半导体芯片12、第一变压器13及第二变压器14的基板或模垫的功能。并且，基体15至少在搭载第一变压器13及第二变压器14的区域具有强磁性体，具有屏蔽在半导体装置10的内部及来自外部的电磁屏蔽功能。在混合动力车(并不是特别限定)中，例如伴随内燃机的点火动作反复生成高电压而发生噪音。基体15具有对这样的噪音进行屏蔽的功能。此外，在提高半导体装置10的放热性能的情形下，基体15具有作为放热板的功能。
在实施例1中，特别是如图1所示，基体15是由具有长方形的平面形状的板材构成，在图1及图2中在长度方向左侧搭载第一半导体芯片11，在长度方向右侧搭载第二半导体芯片12。在基体15的第一半导体芯片11和第二半导体芯片12之间的中央，在长度方向交叉的(在这里是正交)宽度方向搭载有第一变压器13及第二变压器14。
在实施例1中，基体15具有作为强磁性体的特性，由在半导体技术领域常用的铁镍合金材料所构成，优选为由包含铁58％、镍42％的所谓42合金构成。在这里，基体15的全体为强磁性体。并且，基体15，除了42合金之外，也可使用具有强磁性体的特性且可作为模垫的52合金等。虽然不一定限定于该数值，但基体15的长度方向的尺寸可以设定为例如20.0mm-23.0mm，宽度方向的尺寸设定为例如7.0mm-7.3mm，密封体100为实型铸造时的厚度尺寸设定为例如0.18mm-0.22mm。并且，将基体15作为放热板(散热器)露出与第一半导体芯片11等的搭载面相对的背面的情形下，基体15的厚度尺寸设定为例如0.75mm-0.85mm。
在沿着基体15外周围的相对的长边的区域配设有多条引导部16。在这里使用了将导线16排列成2列的双列直插结构的半导体装置10，但并不一定限定于该结构，也可以采用排列1列引导部16的单列直插结构或沿着基体15的各边排列4列引导部16的结构。引导部16是由与基体15相同的材料所构成，其厚度尺寸设定为例如0.18mm-0.22mm。
第一半导体芯片11、第二半导体芯片12在实施例1中的任何一个都是裸硅芯片，在该裸硅片表面制作有电路。该电路是通过由例如5V(或2.5V-3.3V)的低电压电源所驱动的互补型变压器或BCD所构成。在此，互补型变压器是指互补型的绝缘栅极型场效应晶体管(IGFET)，在IGFET至少含有MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)和MISFET(metal insulatedsemiconductor field effect transistor：金属绝缘半导体场效应晶体管)。并且，BCD是指，将双极晶体管、互补型晶体管及低压(depression)型晶体管混存的总称。
第一半导体芯片11及第二半导体芯片12，在基体15的表面15A上介由层叠基板17而搭载在该层叠基板17上。在实施例1中，层叠基板17具有柔韧性。如图1、图2及图4所示，层叠基板17具有：在基体15的表面15A上配设且以具有柔韧性的树脂膜所构成的第一绝缘体171；在第一绝缘体171上配设的第二线圈132及第四线圈142；在第二线圈132上及第四线圈142上配设且以具有柔韧性的树脂膜所构成的第二绝缘体173；在第二绝缘体173上配设的第一线圈131及第三线圈141；在第一线圈131上及第三线圈141上配设且以具有柔韧性的树脂膜所构成的第三绝缘体175。第二线圈132及第四线圈142是由第一绝缘体171和第二绝缘体173之间的第一导电体172所构成。第一线圈131及第三线圈141由第二绝缘体173和第三绝缘体175之间的第二导电体174所构成。即，层叠基板17是指将第一绝缘体171、第二绝缘体173、第三绝缘体175的各个分别与第一导电体172、第二导电体174的各个交互重叠且具有柔韧性的多层配线基板。
在第一绝缘体171中使用具有绝缘性及柔韧性的聚酰亚胺树脂膜，第一绝缘体171的膜厚设为例如10μm-15μm，优选设为12μm。同样，在第二绝缘体173中也使用具有绝缘性及柔韧性的聚酰亚胺树脂膜。第二绝缘体173为了在第一线圈131和第二线圈132之间及第三线圈141和第四线圈142之间电磁分离，设定为例如45μm-55μm，优选设定为50μm的膜厚。第三绝缘体175是以与第一绝缘体171相同的树脂材料及相同的膜厚所构成。
第一导电体172是通过具有优秀导电性及柔韧性的铜箔薄膜或铜合金箔膜所形成，第一导电体172的膜厚设置为例如25μm-35μm，优选设置为30μm。第二线圈132是由在第一绝缘体171的中央部(基体15的中央部)螺旋状配设了第一导电体172的线圈图案(输出线圈图形)所构成。第二线圈132的一端引出到图1、图2及图4中长度方向的右侧终端，与由第一导电体172所构成的端子(垫)172P1连接(一体构成)。同样，第二线圈132的另一端同样引出到长度方向的右侧终端，与由第一导电体172所构成的端子172P2连接。在第二线圈132的交叉部分，虽然未图示，介由例如与第一绝缘体171相同的树脂材料所形成且具有相同膜厚的绝缘体，从而形成电绝缘分离。
第四线圈142与第二线圈132相同地，由在第一绝缘体171的中央部将第一导电体172螺旋状配置的线圈图案(输出线圈图案)所构成。第四线圈142的一端引出到长度方向的右侧终端，与由第一导电体172所构成的端子172P3连接。同样，第四线圈142的另一端引出到长度方向的右侧终端，与由第一导电体172所构成的端子172P4连接。在第四线圈142的交叉部分，虽然未图示，但介由绝缘体，从而形成电绝缘分离。
与第一导电体172相同地，第二导电体174以具有优秀导电性及柔韧性的铜箔薄膜或铜合金箔膜所构成。第二导电体174的膜厚设置为例如25μm-35μm，优选设置为30μm。第一线圈131在第二绝缘体173的中央部(基体15的中央部)由螺旋状配设第二导电体174的线圈图案(输入线圈图形)所构成。在图1、图2及图4中，第一线圈131的一端引出到长度方向的左侧终端，与由第二导电体174所构成的端子(垫)174P1连接(一体构成)。同样，第一线圈131的另一端引出到长度方向的左侧终端，与由第二导电体174所构成的端子174P2连接。在第一线圈131的交叉部分，虽然未图示，介由例如与第一绝缘体171相同的树脂材料所形成且具有相同膜厚的绝缘体，从而电绝缘分离。
与第一线圈131相同地，第三线圈141是由在第二绝缘体173的中央部螺旋状配设第二导电体174的线圈图案(输入线圈图形)所构成。第三线圈141的一端引出到长度方向的左侧终端，与由第二导电体174所构成的端子174P3连接。第三线圈141的另一端同样引出到长度方向的左侧终端，与由第二导电体174所构成的端子174P4连接。虽然未图示，在第三线圈141的交叉部分介由绝缘体而电绝缘分离。
层叠基板17，因在第一绝缘体171、第二绝缘体173及第三绝缘体175使用例如聚酰亚胺树脂膜、具有柔韧性，从而与例如环氧树脂基板等的非柔韧性基板相比时可实现薄型化。即，可以仅减少半导体装置10本身(密封体100)的厚度。
如图1、图2及图4所示，变压器结构体(上框架)18，对于与基体15的表面15A相对的第一上表面屏蔽部183及第二上表面屏蔽部186，使得第一侧面屏蔽部182、第一芯部181、变压器间屏蔽部187、第二芯部184、第二侧面屏蔽部185的各个朝向基体15的表面15A、在突出的长度方向的宽度尺寸上具有厚度的梳状所构成。
更为具体说明是，第一上表面屏蔽部183的宽度方向的一端和第二上表面屏蔽部186的宽度方向的一端，介由变压器间屏蔽部187连接，向宽度方向延伸。
变压器间屏蔽部187，是由从第一上表面屏蔽部183的一端向基体15的表面15A突出，且向第二上表面屏蔽部186的一端侧折返的U型形状所构成。该变压器间屏蔽部187，分别通过在第三绝缘体175的中央部配设的开口175C3、在第二绝缘体175的相同位置配设的开口173C3、在第一绝缘体171的相同位置配设的开口171C3，从而安装在基体15的表面15A。在这里，所指的安装包含单纯接触、使用焊剂或钎材而粘着等。通过使变压器间密封部187和基体15的表面15A之间完全接触，就难以产生第一变压器13和第二变压器14之间的磁场的相互干涉。
第一侧面屏蔽部182，从第一上表面屏蔽部183的另一端朝向基体15的表面15A，在这里在相对于第一上表面屏蔽部183的垂直方向上突出。第一侧面屏蔽部182，分别通过在第三绝缘体175的一方长边的中央部配设且具有平面凹型形状的切口部175N1、在第二绝缘体175的相同位置配设的切口部173N1、以及在第一绝缘体171的相同位置配设的切口部171N1而安装在基体15的表面15A。安装的意义与前述相同。
第二侧面屏蔽部185从第二上表面屏蔽部186的另一端朝向基体15的表面15A，在这里相对于第一上表面屏蔽部186在垂直方向上突出。第二侧面屏蔽部185分别通过在第三绝缘体175的另一方的长边的中央部配设且具有平面凹型形状的切口部175N2、在第二绝缘体175的相同位置配设的切口部173N2、在第一绝缘体171的相同位置配设的切口部171N2而安装在基体15的表面15A。
第一芯部181从第一上表面屏蔽部183的第一侧面屏蔽部182和变压器间屏蔽部187之间的中央部朝向基体15的表面15A，在这里在相对于第一上表面屏蔽部183的垂直方向上突出。第一芯部181分别通过在第三绝缘体175的开口部175C3和切口部175N1之间配设的开口175C1、在第二绝缘体175的相同位置配设的开口173C1、在第一绝缘体171的相同位置配设的开口171C1而安装在基体15的表面15A。第一芯部181刚好贯通第一线圈部131的中心部及第二线圈部132的中心部。
第二芯部184，从第二上表面屏蔽部186的第二侧面屏蔽部185和变压器间屏蔽部187之间的中央部朝向基体15的表面15A，在这里相对于第二上面屏蔽部186在垂直方向突出。第二芯部184分别通过在第三绝缘体175的开口175C3和切口部175N2之间配设的开口175C2、在第二绝缘体175的相同位置配设的开口173C2、在第一绝缘体171的相同位置配设的开口171C2而安装在基体15的表面15A。第二芯部184刚好贯通第三线圈部141的中心部及第四线圈部142的中心部。
在实施例1中，变压器结构体18的第一芯部181、第一侧面屏蔽部182、第一上表面屏蔽部183、第二芯部184、第二侧面屏蔽部185、第二上表面屏蔽部186及变压器间屏蔽部187一体构成。该变压器结构体18虽然基本上只要在覆盖第一线圈部13及第二线圈部14的位置具有强磁性体即可，但在此将全体以相同材料构成。在变压器结构体18，使用与基体15相同的材料，例如使用铁镍合金材料、优选使用42合金。在变压器结构体18的制作中使用冲压加工、蚀刻加工或组合它们的加工。在安装状态下，变压器结构体18的从基体15的表面15A的高度(达到第一上表面屏蔽部183的上表面的高度)设为例如0.2mm-0.4mm，全体厚度设置为例如0.1mm-0.3mm。
即，第一变压器13具有第一线圈部131、第二线圈部132、第一芯部181。并且，在第一变压器13，通过具有强磁性体的基体15及变压器结构体18(第一侧面屏蔽部182、第一上表面屏蔽部183及变压器间屏蔽部187)使得基体15的宽度方向的外周围(2方向的外周)被覆盖，对内外的电磁性的噪音形成屏蔽。同样，第二变压器14具有第三线圈部141、第四线圈部142、第二芯部184。并且，在该第二变压器14，通过具有强磁性体的基体15及变压器结构体18(第二侧面屏蔽部185、第二上表面屏蔽部186及变压器间屏蔽部187)使得基体15的宽度方向的外周围(2方向的外周)被覆盖，对内外的电磁性的噪音形成屏蔽。并且，因在第一变压器13和第二变压器14之间也配设有变压器结构体18的变压器间屏蔽部187，使得双方之间也形成屏蔽。实施例1的变压器结构体18作为第一变压器13的第一芯部181、第二变压器14的第二芯部184的各个而被使用，使用其大半结构体兼具有屏蔽功能。
第一半导体芯片11的端子(连接垫子)11P，通过电线191与引导部16的内引导部电连接。并且，第一半导体芯片11的端子11P通过电线192与第一变压器13的第一线圈部131的端子174P1、174P2、第二变压器14的第三线圈部141的端子174P3、174P4的各个电连接。电线192通过在第三绝缘体175的长度方向的左侧终端配设的开口175L1-175L4的各个与端子174P1-174P4的各个电连接。第二半导体芯片12的端子(连接垫子)12P通过电线193与引导部16的内引导部电连接。并且，第二半导体芯片12的端子12P通过电线194与第一变压器13的第二线圈部132的端子172R1、172R2、第二变压器14的第四线圈部142的端子172R3、172R4的各个电连接。电线194通过在第三绝缘体175的长度方向的右侧终端配设的开口175R1-175R4、在第二绝缘体173的相同位置配设的开口173R1-173R4的各个而连接在端子172R1-172R4的各个上。在实施例1中，电线191-194是使用金线。
密封体100，对基体15、引导部16的内引导部、第一半导体芯片11、第二半导体芯片12、变压器结构体18(第一变压器13以及第二变压器14)进行密封。密封体100在实型铸造的情形下覆盖包括基体15的背面的所有部分，在非实型铸造且将基体15作为放热板而使用的情形下覆盖除基体15的里面以外的所有部分。在密封体100中使用例如传递模塑法而成形的环氧树脂。在实施例1中，密封体100的与基体15的长度方向相同方向的尺寸设定为例如24.0mm-26.0mm，与基体15的宽度方向相同方向的尺寸设定为例如7.0mm-8.0mm，厚度尺寸设定为例如1.6mm-2.0mm。
【半导体装置的特征】
在这样构成的实施例1的半导体装置10中，为了第一半导体芯片11和第二半导体芯片12之间的电信号传递而具有第一变压器13及第二变压器14，通过使用电磁感应而进行信号传递，实现电信号传递速度的高速化。例如，在第一变压器13及第二变压器14中，可将电信号高速化为50nsec-100nsec的传递速度。
并且，由于在实施例1的半导体装置10中，具有第一变压器13及第二变压器14，不会发生由于光学设备这样的起因于高温环境下的特性恶化的电信号传递速度的降低，所以可延长使用年限。
并且，由于在实施例1的半导体装置10中，第一变压器13及第二变压器14被具有强磁性体的基体15及变压器构造体18所覆盖，所以可减少内部噪音及外部噪音的影响。
进而，由于在实施例1的半导体装置10中，在变压器结构体18具有在第一变压器13中使用的第一芯部181和在第二变压器14中使用的第二芯部184，且在变压器结构体18本身中具有屏蔽功能，所以可减少部件数量、简化装置结构。
【变形例1】
根据实施例1的变形例1的半导体装置10是说明了替换变压器结构体18的的结构的例子。
如图5(A)所示，变形例1中的半导体装置10在变压器结构体18中进一步具有第三侧面屏蔽部188及第四侧面屏蔽部189。变压器结构体18的第三侧面屏蔽部188沿着与第一半导体芯片11相对的第一线圈部131、第二线圈部132、第三线圈部141、第四线圈部142的各个的侧面，从第一上表面屏蔽部183及第二上表面屏蔽部186向基体15的表面15A配设。即，第三侧面屏蔽部188配设在第一半导体芯片11和第一变压器13及第二变压器14之间。第四侧面屏蔽部189沿着与第二半导体芯片12相对的第一线圈部131、第二线圈部132、第三线圈部141、第四线圈部142的各个的侧面，从第一上表面屏蔽部183及第二上表面屏蔽部186朝向基体15的表面15A配设。即，第四侧面屏蔽部188配设在第二半导体芯片12和第一变压器13及第二变压器14之间。
与前述实施例1的半导体装置10的变压器结构体18相同地，在变形例1的半导体装置10的变压器结构体18中，第三侧面屏蔽部188及第四侧面屏蔽部189在第一上表面屏蔽部183、第二上表面屏蔽部186等上一体构成。
在这样构成的变形例的半导体装置10中，通过变压器结构体18的第一侧面屏蔽部182及第二侧面屏蔽部185而在基体15的宽度方向的2个方向覆盖第一变压器13及第二变压器14，进一步通过第三侧面屏蔽部188及第四侧面屏蔽部189而在基体15的长度方向的其它2方向上覆盖第一变压器13及第二变压器14。即，由于第一变压器13及第二变压器14在全部4个方向上的周围具有屏蔽功能，所以能够进一步减少内部噪音及外部噪音的影响。
【变形例2】
有关实施例1的第二变形例的半导体装置10是说明简单进行向基体15安装变压器结构体18的例子的结构。
如图5(B)所示，第二变形例的半导体装置10具有：凹型的安装部182N，其将变压器结构体18的第一侧面屏蔽部182延伸到基体15的背面，在第一侧面屏蔽部182的内侧与基体15的端部啮合；以及凹型的安装部185N，其将第二侧面屏蔽部185延伸到基体15的背面，在第二侧面屏蔽部185的内侧与基体15的端部啮合。通过使得该安装部182N、185N与基体15的端部啮合，可实现以简单接触(one-touch)来在基体15简便安装变压器结构体18。
【实施例2】
本发明实施例2说明在实施例1的半导体装置10中通过代替变压器结构18的结构来进一步提高屏蔽功能的例子的结构。
如图6所示，实施例2的半导体装置10的变压器结构体18具有：第一变压器结构体18A、与该第一变压器结构体18A重叠的第二结构体18B。
变压器结构体18的下侧的第一变压器结构体18A具有：在第一变压器13的第二线圈部132的中央部配设的第一芯部181A；沿着第二线圈部132的侧面配设的第一侧面屏蔽部182A；沿着第二线圈部132的上表面配设的第一上表面屏蔽部183A；在第二变压器14的第四线圈部142的中央部配设的第二芯部184A；沿着第四线圈部142的侧面配设的第二侧面屏蔽部185A；沿着第四线圈部142的上表面配设的第二上表面屏蔽部186A；在第二线圈部132和第四线圈部142之间配设的变压器间屏蔽部187A。第一变压器13的第三线圈部132及第二变压器14的第四线圈部142通过基体15和第一变压器结构体18A而在2个方向(或4方向)上被覆盖。
变压器结构体18的上侧的第一变压器结构体18B具有：在第一变压器13的第一线圈部131的中央部配设的第一芯部181B；沿着第一线圈部131的侧面配设的第一侧面屏蔽部182B；沿着第一线圈部131的上表面配设的第一上表面屏蔽部183B；在第二变压器14的第三线圈部141的中央部配设的第二芯部184B；沿着第三线圈部141的侧面配设的第二侧面屏蔽部185B；沿着第三线圈部141的上表面配设的第二上表面屏蔽部186B；在第一线圈部131和第三线圈部141之间配设的变压器间屏蔽部187B。第一变压器13的第一线圈部131及第二变压器14的第三线圈部141通过第一变压器结构体18A的第一上表面屏蔽部183A及第二上表面屏蔽部186A和第二变压器结构体18B而在2个方向(或4个方向)被覆盖。进而，第一变压器13的第一线圈部131和第二线圈部132之间配设有第一变压器结构体18A的第一上表面屏蔽部183A，该第一上表面屏蔽部183A具有双方之间的屏蔽功能。同样，在第二变压器14的第三线圈部141和第四线圈部142之间配设有第一变压器结构体18A的第二上表面屏蔽部186A，该第二上表面屏蔽部186A具有双方之间的遮蔽功能。
在这样构成的实施例2的半导体装置10中，在实施例1的半导体装置10所获得的作用效果之外，还具有变压器结构体18，该变压器结构体18具有第一变压器结构体18A及第二变压器结构体18B，从而能够覆盖第一变压器13的第一线圈部131、第二线圈部132、第二变压器14的第三线圈部141、第四线圈部142的各个。从而，因为可提高第一变压器13及第二变压器14的屏蔽功能，所以能够进一步减少内部噪音及外部噪音的影响。
【变形例】
实施例2的变形例的半导体装置10是说明了代替变压器结构体18的例子的半导体装置。
如图7所示，变形例的半导体装置10进一步具有：在前述的实施例2的半导体装置10的变压器结构18中，在第一变压器结构体18A和第二变压器结构体18B之间配设，沿着第一变压器结构体18A的侧面及第二变压器结构体18B的侧面配设的屏蔽加强体18C。在屏蔽加强体18C中能够使用例如铜材。
在这样构成的变形例的半导体装置10中，除了获得在前述的实施例2的半导体装置10所获得的作用效果之外，还进一步具有屏蔽加强体18C，因为能够提高第一变压器13及第二变压器14的屏蔽功能，从而能够进一步减少内部噪音及外部噪音的影响。
【实施例3】
本发明的实施例3在实施例2的半导体装置10中说明了代替变压器结构体18的构成材料的例子。
如图8所示，在实施例3的半导体装置10的变压器结构体18中，第一变压器结构体18A的第一芯部181A、第一侧面屏蔽部182A、第二芯部184A、第二侧面屏蔽部185A及变压器间屏蔽部187A与第1上表面屏蔽部183A以及第2上表面部186A的构成材料不同。同样，第二变压器结构体18B的第一芯部181B、第一侧面屏蔽部182B、第二芯部184B、第二侧面屏蔽部185B及变压器间屏蔽部187B与第一上面屏蔽部183B及第二上面屏蔽部186B的构成材料不同。
第一上表面屏蔽部183A、183B及第二上表面屏蔽部186A、186B与前述的实施例2的半导体装置10的变压器结构体18相同地，由具有强磁性体的例如铁镍合金所构成，优选以铁镍42的板材所构成。
与此相对地，第一芯部181A、181B、第一侧面屏蔽部182A、182B、第二芯部184A、184B、第二侧壁屏蔽部185A、185B及变压器间屏蔽部187A、187B虽然形状与实施例2的变压器结构体18的各部相同，但由添加了强磁性体粉末的树脂所构成。该树脂能够使用例如环氧树脂、聚酰亚胺树脂等。此外，在添加的强磁性体粉末中，能够实用地使用例如铁、钴、镍、铁素体等任意一个或组合了2个以上的组合。
在这样构成的实施例3的半导体体装置10中，除了在前述实施例2的半导体装置10所获得的作用效果之外，因为通过树脂构成变压器结构体18的一部分，所以能够简单地制造具有复杂形状的变压器结构体18。具体地，如果通过在基体15的表面15A上预先添加了强磁性体粉末的树脂来形成第一芯部181A等，在这些上搭载成为第一上表面屏蔽部183A等的板材，就形成第一变压器结构体18A。如果按照相同的顺序形成第二变压器结构体18B，就完成变压器结构体18。
【变形例】
实施例3的变形例的半导体装置10是说明了代替半导体装置10的变压器结构体18的结构的例子。
如图9所示，在变形例的半导体装置10的变压器结构体18中，第一变压器结构体18A的第一芯部181A、第二芯部184A及变压器间屏蔽部187A、第一侧面屏蔽部182A与第二侧面屏蔽部185A、第一上表面屏蔽部183A及第二上表面屏蔽部186A的构成材料不同。同样地，第二变压器结构体18B的第一芯部181B、第二芯部184B及变压器间屏蔽部187B、第一侧面屏蔽部182B、第二侧面屏蔽部185B、第一上表面屏蔽部183B及第二上表面屏蔽部186B的构成材料不同。
第一侧面屏蔽部182A、182B、第二侧面屏蔽部185A、185B、第一上表面屏蔽部183A、183B及第二上表面屏蔽部186A、186B，是通过如前所述的具有强磁性体的例如铁镍合金板材所构成。相对第一上表面屏蔽部183A及第二上表面屏蔽部186A，第一侧面屏蔽部182A及第二侧面屏蔽部185A的各个是通过例如弯曲加工或冲压加工而成形。相对第一上表面屏蔽部183B及第二上表面屏蔽部186B，第一侧面屏蔽部182B、第二侧面屏蔽部185B的各个也通过相同的加工而成形。
与此相对地，第一芯部181A、181B、第二芯部184A、184B、及变压器间屏蔽部187A、187B是由添加了强磁性体粉末的树脂构成。
在这样构成的变形例的半导体装置10中，能够获得与根据前述实施例3的半导体装置10所获得的效果相同的作用效果。
【实施例4】
本发明实施例4说明了在根据实施例1的半导体装置10中代替了变压器结构体18的构成材料的例子。
如图10所示，在实施例4的半导体装置10的变压器结构体18中，第一芯部181、第一侧面屏蔽部182、第一上表面屏蔽部183、第二芯部184、第二侧面屏蔽部185及变压器间屏蔽部187的全部的各部，通过添加了强磁性体粉末的树脂所构成。就强磁性体粉末及树脂来讲，与在根据前述实施例3的半导体装置10的变压器结构体18所使用的相同。
在这样构成的实施例4的半导体装置10中，在前述的实施例1的半导体装置10所获得的作用效果之外，还因为通过树脂构成变压器结构体18，所以能偶简单制作具有复杂形状的变压器结构体18。
另外，实施例4的半导体装置10的变压器结构体18，可以与前述的实施例2或实施例3的半导体装置10的变压器结构体18相同地分割成上下两段。
【实施例5】
本发明实施例5说明在实施例1～实施例4中任意一个的半导体装置10中替换第一半导体芯片11、第二半导体芯片12、第一变压器13、第二变压器14的各个的配置布局的例子的结构。
如图11所示，实施例4的半导体装置10在基体15的表面15A上，将第一半导体芯片11搭载于图中基体15的长度方向的左下侧，将第二半导体芯片12搭载于基体15的长度方向的右上侧、相对第一半导体芯片11的基体15的一方的对角线方向。另一方面，第一变压器13在图中基体15的长度方向的左上侧搭载于基体15的表面15A上，第二变压器14在基体15的长度方向的右下侧、相对第一变压器13的另一方的对角线方向上搭载于基体15的表面15A上。
在前述的实施例1～实施例4的半导体装置10中，采用了在第一半导体芯片11和第二半导体芯片12之间配设有第一变压器13及第二变压器14的配设布局，而实施例5的半导体装置10采用了在第一变压器13和第二变压器14之间配设第一半导体芯片11、第二半导体芯片12的布局。第一变压器13和第二变压器14之间，与第一半导体芯片11及第二半导体芯片12配设的空间匹配地分离。
在这样构成的实施例5的半导体装置10中，在实施例1的半导体装置10所获得的作用效果之外，由于还在基体15上分离配设第一变压器13和第二变压器14，所以能够减少第一变压器13和第二变压器14之间噪音的相互干涉。
另外，实施例5的半导体装置10也可以与前述实施例2至实施例4的半导体装置10组合使用。
【其他实施例】
如上所述，虽然通过多个实施例及多个变形例记载了本发明，但形成该公开的一部分的论述及附图并不限定本发明。本发明能够适用于多种代替实施例、实施例及运用技术。例如，虽然在前述的实施例等中在半导体装置10中搭载有2个第一变压器13及第二变压器14，但本发明并不限定这些的个数。，本发明中同样不限定搭载在半导体装置10的第一半导体芯片11及第二半导体芯片12的个数。
此外，虽然前述的实施例对混合动力车的不同电源类电路之间的电连接方法进行了说明，但在本发明中并不限定于混合动力车，能够适用对电源电平不同的多个电路间进行电连接的方法。进而，本发明并不限于电源电平不同的电路数，能够适用具有三种以上不同电源电平的电路之间的电连接方法。
产业上的可利用性
本发明能够广泛适用于能对电信号的传递速度进行高速化、并且能延长使用年限的半导体装置。

Claims (8)

1.一种半导体装置，其特征在于，具备：
基体，其具有强磁性体；
在所述基体上搭载的第一半导体芯片以及第二半导体芯片；
第一线圈，其在所述基体的所述强磁性体上配设，与所述第一半导体芯片电连接；
第二线圈，其在所述第一线圈上重复配设，与所述第一线圈电磁连接并且与所述第二半导体芯片电连接；
变压器结构体，其安装在所述基体上，并且具有从所述第二线圈的中央部穿过所述第一线圈的中央部而配设的第一芯部、沿着所述第二线圈的侧面的一部分以及所述第一线圈的侧面的一部分配设的第一侧面屏蔽部、在所述第一线圈以及所述第二线圈上配设的第一上表面屏蔽部，所述第一芯部、所述第一侧面屏蔽部以及所述第一上表面屏蔽部由强磁性体构成；以及
密封体，其覆盖所述基体的一部分、所述第一半导体芯片、所述第二半导体芯片、所述第一线圈、所述第二线圈以及所述变压器结构体。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，进一步具备：
第三线圈，其在所述基体的所述强磁性体上与所述第一线圈以及所述第二线圈不同的区域上配设，与所述第一半导体芯片电连接；以及
第四线圈，其在所述第三线圈重复配设，与所述第三线圈电磁连接并且与所述第二半导体芯片电连接，
所述变压器结构体进一步具备：
第二芯部，其从所述第四线圈的中央部穿过所述第三线圈的中央部而配设；
第二侧面屏蔽部，其沿着所述第四线圈的侧面的一部分以及所述第三线圈的侧面的一部分配设；
第二上表面屏蔽部，其在所述第三线圈及所述第四线圈上配设；以及
变压器间屏蔽部，其在所述第一、第二线圈和所述第三、第四线圈之间配设。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，进一步具备：
层叠基板，该层叠基板配设在所述基体的一个表面上，具有所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈及所述第四线圈并且具有柔韧性。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述基体、所述变压器结构体都由铁镍合金材所构成。
5.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，
所述层叠基板具备：
第一绝缘体，其在所述基体的所述一个表面上配设，由具有柔韧性的树脂膜构成；
在所述第一绝缘体上配设的所述第二线圈以及所述第四线圈；
第二绝缘体，其在所述第二线圈上以及所述第四线圈上配设，由具有柔韧性的树脂膜构成；
在所述第二绝缘体上配设的所述第一线圈以及所述第三线圈；以及
第三绝缘体，其在所述第一线圈上及所述第三线圈上配设，由具有柔韧性的树脂膜构成。
6.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，
所述第一半导体芯片、所述第二半导体芯片互相分离而配设在所述层叠基板上，所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈以及所述第四线圈配设在所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片之间。
7.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，
所述第一线圈、所述第二线圈以及所述变压器结构体的所述第一芯部构成第一变压器，所述第三线圈、所述第四线圈以及所述变压器结构体的所述第二芯部构成第二变压器。
8.根据权利要求7所述的半导体装置，其特征在于，
所述第一半导体芯片作为驱动器而作用，所述第二半导体芯片作为缓冲器而作用，所述第一变压器及所述第二变压器从所述驱动器向缓冲器传递信号。
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