JP2003197858A - 電力半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
電力半導体装置及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力半導体素子及び外部接続端子の実装面積
を小型化させた電力半導体装置を提供する。 【解決手段】 この電力半導体装置は、直列接続された
一対のローサイド側及びハイサイド側スイッチング回路
とを備え、該電力半導体装置は、ベース板２と、ベース
板の上に設けられ、回路パターン４が形成された絶縁基
板３と、回路パターン上に実装され、ローサイド側及び
ハイサイド側スイッチング回路をそれぞれ構成する複数
の電力半導体素子５と、ローサイド側入力端子６ａと、
ハイサイド側入力端子６ｃと、出力端子６ｂとからなる
外部接続端子とを備え、外部接続端子は、各端子のベー
ス板への射影成分の少なくとも一部が互いに重なるよう
に、ベース板に垂直方向に所定間隙を空けて積み重ねら
れた積重ね構造を有し、ハイサイド側とローサイド側と
の間に延在している。
を小型化させた電力半導体装置を提供する。 【解決手段】 この電力半導体装置は、直列接続された
一対のローサイド側及びハイサイド側スイッチング回路
とを備え、該電力半導体装置は、ベース板２と、ベース
板の上に設けられ、回路パターン４が形成された絶縁基
板３と、回路パターン上に実装され、ローサイド側及び
ハイサイド側スイッチング回路をそれぞれ構成する複数
の電力半導体素子５と、ローサイド側入力端子６ａと、
ハイサイド側入力端子６ｃと、出力端子６ｂとからなる
外部接続端子とを備え、外部接続端子は、各端子のベー
ス板への射影成分の少なくとも一部が互いに重なるよう
に、ベース板に垂直方向に所定間隙を空けて積み重ねら
れた積重ね構造を有し、ハイサイド側とローサイド側と
の間に延在している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力半導体素子を
備えた電力半導体装置及びその製造方法に関する。特に
パワーモジュールに関する。
備えた電力半導体装置及びその製造方法に関する。特に
パワーモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】直列接続された一対のハイサイド側スイ
ッチング回路とローサイド側スイッチング回路とを有す
る電力半導体素子を備えた従来の電力半導体装置として
は、例えば、図６に示すものがある。図６の（ａ）は平
面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’線に沿った断面
図である。この従来の電力半導体装置５０は、金属ベー
ス板５２上に、回路パターン５４が形成された絶縁基板
５３上で、直列接続された一対のローサイド側スイッチ
ング回路とハイサイド側スイッチング回路とを備え、さ
らにローサイド側スイッチング回路へのローサイド側入
力端子５６ａと、ハイサイド側スイッチング回路へのハ
イサイド側入力端子５６ｃと、出力端子５６ｂとからな
る外部接続端子を備えている。各端子のうち、ローサイ
ド側及びハイサイド側スイッチング回路の間に出力端子
５６ｃが配置されている。また、ローサイド側入力端子
５６ａは、ローサイド側スイッチング回路を挟んで出力
端子５６ｃと平行に配置されている。さらに、ハイサイ
ド側入力端子５６ｂは、ハイサイド側スイッチング回路
を挟んで出力端子５６ｃと平行に配置されている。各端
子は、それぞれローサイド側及びハイサイド側スイッチ
ング回路とワイヤ５８で接続されている。
ッチング回路とローサイド側スイッチング回路とを有す
る電力半導体素子を備えた従来の電力半導体装置として
は、例えば、図６に示すものがある。図６の（ａ）は平
面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’線に沿った断面
図である。この従来の電力半導体装置５０は、金属ベー
ス板５２上に、回路パターン５４が形成された絶縁基板
５３上で、直列接続された一対のローサイド側スイッチ
ング回路とハイサイド側スイッチング回路とを備え、さ
らにローサイド側スイッチング回路へのローサイド側入
力端子５６ａと、ハイサイド側スイッチング回路へのハ
イサイド側入力端子５６ｃと、出力端子５６ｂとからな
る外部接続端子を備えている。各端子のうち、ローサイ
ド側及びハイサイド側スイッチング回路の間に出力端子
５６ｃが配置されている。また、ローサイド側入力端子
５６ａは、ローサイド側スイッチング回路を挟んで出力
端子５６ｃと平行に配置されている。さらに、ハイサイ
ド側入力端子５６ｂは、ハイサイド側スイッチング回路
を挟んで出力端子５６ｃと平行に配置されている。各端
子は、それぞれローサイド側及びハイサイド側スイッチ
ング回路とワイヤ５８で接続されている。
【０００３】なお、特開平１１−４５８４号公報には、
２つのＩＧＢＴに共通する端子を２つのＩＧＢＴの間に
延在させ、複数の端子を積層したインバータ装置が記載
されている。さらに、特開２０００−２３４６２号公報
には、主回路配線を階層状に平行に形成した電力変換器
が記載されている。
２つのＩＧＢＴに共通する端子を２つのＩＧＢＴの間に
延在させ、複数の端子を積層したインバータ装置が記載
されている。さらに、特開２０００−２３４６２号公報
には、主回路配線を階層状に平行に形成した電力変換器
が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図６に示すよ
うな従来の電力半導体装置では、各端子とローサイド側
及びハイサイド側スイッチング回路との間でワイヤボン
ディングを行う場合に、ワイヤボンディングマシンのボ
ンディングヘッドを挿入する大きな開口を必要とする。
また、各端子を並列して配置しているので、大電流を流
すために各端子を幅広にすると、ローサイド側入力端子
５６ａからハイサイド側入力端子５６ｃの下部の絶縁基
板５３ａ、５３ｂ間の幅寸法Ｗｕは大きくなり、金属ベ
ース板５２の面積も大きくなってしまう。このため、高
性能化を実現しながら電力半導体装置を小型化すること
が困難となっていた。
うな従来の電力半導体装置では、各端子とローサイド側
及びハイサイド側スイッチング回路との間でワイヤボン
ディングを行う場合に、ワイヤボンディングマシンのボ
ンディングヘッドを挿入する大きな開口を必要とする。
また、各端子を並列して配置しているので、大電流を流
すために各端子を幅広にすると、ローサイド側入力端子
５６ａからハイサイド側入力端子５６ｃの下部の絶縁基
板５３ａ、５３ｂ間の幅寸法Ｗｕは大きくなり、金属ベ
ース板５２の面積も大きくなってしまう。このため、高
性能化を実現しながら電力半導体装置を小型化すること
が困難となっていた。
【０００５】そこで、本発明の目的は、電力半導体素子
及び外部接続端子の実装面積を小型化させた電力半導体
装置を提供することである。
及び外部接続端子の実装面積を小型化させた電力半導体
装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電力半導体
装置は、直列接続された一対のローサイド側スイッチン
グ回路とハイサイド側スイッチング回路とを備えた電力
半導体装置であって、該電力半導体装置は、ベース板
と、前記ベース板の上に設けられ、回路パターンが形成
された絶縁基板と、前記絶縁基板の前記回路パターン上
に実装された複数の電力半導体素子を含むローサイド側
スイッチング回路及びハイサイド側スイッチング回路
と、前記ローサイド側スイッチング回路に接続されたロ
ーサイド側入力端子と、前記ハイサイド側スイッチング
回路に接続されたハイサイド側入力端子と、前記ローサ
イド側及びハイサイド側スイッチング回路とに接続され
た出力端子とからなる外部接続端子とを備え、前記外部
接続端子の前記各端子を前記ベース板への射影成分の少
なくとも一部が互いに重なるように、前記ベース板に垂
直方向に所定の間隙を空けて積み重ね、前記ハイサイド
側スイッチング回路と前記ローサイド側スイッチング回
路との間に延在していることを特徴とする。
装置は、直列接続された一対のローサイド側スイッチン
グ回路とハイサイド側スイッチング回路とを備えた電力
半導体装置であって、該電力半導体装置は、ベース板
と、前記ベース板の上に設けられ、回路パターンが形成
された絶縁基板と、前記絶縁基板の前記回路パターン上
に実装された複数の電力半導体素子を含むローサイド側
スイッチング回路及びハイサイド側スイッチング回路
と、前記ローサイド側スイッチング回路に接続されたロ
ーサイド側入力端子と、前記ハイサイド側スイッチング
回路に接続されたハイサイド側入力端子と、前記ローサ
イド側及びハイサイド側スイッチング回路とに接続され
た出力端子とからなる外部接続端子とを備え、前記外部
接続端子の前記各端子を前記ベース板への射影成分の少
なくとも一部が互いに重なるように、前記ベース板に垂
直方向に所定の間隙を空けて積み重ね、前記ハイサイド
側スイッチング回路と前記ローサイド側スイッチング回
路との間に延在していることを特徴とする。
【０００７】また、本発明に係る電力半導体装置は、前
記電力半導体装置であって、前記外部接続端子は、実質
的に同一幅を有する前記各端子を前記ベース板への射影
成分が相互に重なり合うように、積み重ねられたことを
特徴とする。
記電力半導体装置であって、前記外部接続端子は、実質
的に同一幅を有する前記各端子を前記ベース板への射影
成分が相互に重なり合うように、積み重ねられたことを
特徴とする。
【０００８】さらに、本発明に係る電力半導体装置は、
前記電力半導体装置であって、前記外部接続端子の前記
各端子を絶縁体を介して積重ねられたことを特徴とす
る。
前記電力半導体装置であって、前記外部接続端子の前記
各端子を絶縁体を介して積重ねられたことを特徴とす
る。
【０００９】またさらに、本発明に係る電力半導体装置
は、前記電力半導体装置であって、前記外部接続端子
は、前記ベース板と前記絶縁基板を介して対向するよう
に配置されていることを特徴とする。
は、前記電力半導体装置であって、前記外部接続端子
は、前記ベース板と前記絶縁基板を介して対向するよう
に配置されていることを特徴とする。
【００１０】また、本発明に係る電力半導体装置は、前
記電力半導体装置であって、前記外部接続端子は、前記
ローサイド側又はハイサイド側スイッチング回路の回路
パターン上に配置されていることを特徴とする。
記電力半導体装置であって、前記外部接続端子は、前記
ローサイド側又はハイサイド側スイッチング回路の回路
パターン上に配置されていることを特徴とする。
【００１１】本発明に係る電力半導体装置の製造方法
は、ベース板を準備するベース板準備工程と、回路パタ
ーンが形成された絶縁基板を前記ベース板に配置する絶
縁基板配置工程と、複数の電力半導体素子をローサイド
側及びハイサイド側の２群に分けて、所定間隔を空けて
それぞれ前記回路パターン上に実装し、ローサイド側ス
イッチング回路及びハイサイド側スイッチング回路をそ
れぞれ構成させる電力半導体素子実装工程と、第１外部
接続端子を前記ローサイド側及びハイサイド側スイッチ
ング回路の間に、間隙を介して前記金属ベース板と対向
するように配置し、前記第１外部接続端子と対応する前
記ローサイド側又はハイサイド側スイッチング回路に含
まれる前記電力半導体素子とを電気的に接続する第１外
部接続端子配置工程と、第２外部接続端子を、間隙を介
して前記第１外部接続端子と対向させ、少なくとも一部
分が重なるように配置し、前記第２外部接続端子と対応
する前記ローサイド側又はハイサイド側スイッチング回
路に含まれる前記電力半導体素子とを電気的に接続する
第２外部接続端子配置工程と、第３外部接続端子を、間
隙を介して前記第２外部接続端子と対向させ、少なくと
も一部分が重なるように配置し、前記第３外部接続端子
と対応する前記ローサイド側又はハイサイド側スイッチ
ング回路に含まれる前記電力半導体素子とを電気的に接
続する第３外部接続端子配置工程とを含むことを特徴と
する。
は、ベース板を準備するベース板準備工程と、回路パタ
ーンが形成された絶縁基板を前記ベース板に配置する絶
縁基板配置工程と、複数の電力半導体素子をローサイド
側及びハイサイド側の２群に分けて、所定間隔を空けて
それぞれ前記回路パターン上に実装し、ローサイド側ス
イッチング回路及びハイサイド側スイッチング回路をそ
れぞれ構成させる電力半導体素子実装工程と、第１外部
接続端子を前記ローサイド側及びハイサイド側スイッチ
ング回路の間に、間隙を介して前記金属ベース板と対向
するように配置し、前記第１外部接続端子と対応する前
記ローサイド側又はハイサイド側スイッチング回路に含
まれる前記電力半導体素子とを電気的に接続する第１外
部接続端子配置工程と、第２外部接続端子を、間隙を介
して前記第１外部接続端子と対向させ、少なくとも一部
分が重なるように配置し、前記第２外部接続端子と対応
する前記ローサイド側又はハイサイド側スイッチング回
路に含まれる前記電力半導体素子とを電気的に接続する
第２外部接続端子配置工程と、第３外部接続端子を、間
隙を介して前記第２外部接続端子と対向させ、少なくと
も一部分が重なるように配置し、前記第３外部接続端子
と対応する前記ローサイド側又はハイサイド側スイッチ
ング回路に含まれる前記電力半導体素子とを電気的に接
続する第３外部接続端子配置工程とを含むことを特徴と
する。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係る電力半
導体装置について、添付図面を用いて以下に説明する。
なお、実質的に同一の部材には同一符号を付している。
導体装置について、添付図面を用いて以下に説明する。
なお、実質的に同一の部材には同一符号を付している。
【００１３】実施の形態１．本発明の実施の形態１に係
る電力半導体装置について図１を用いて説明する。この
電力半導体装置１０は、金属ベース板２上に回路パター
ン４が形成された絶縁基板３上で、直列接続された一対
のローサイド側スイッチング回路とハイサイド側スイッ
チング回路とを備え、さらにローサイド側スイッチング
回路へのローサイド側入力端子６ａと、ハイサイド側ス
イッチング回路へのハイサイド側入力端子６ｃと、出力
端子６ｂとからなる外部接続端子を備えている。この外
部接続端子は、各端子の金属ベース板への射影成分の少
なくとも一部が互いに重なるように所定間隔を空けて積
重ねられている。また、各端子６は細長平板形状であ
り、その長手方向がローサイド側及びハイサイド側スイ
ッチング回路の間に延在している。このように、各端子
６を金属ベース板２に垂直方向に積重ねる立体構造とす
ることによって金属ベース板２の面積を小さくでき、金
属ベース板２の周囲を囲む枠体１を小型化できる。これ
によって、小型、高性能の電力半導体装置を提供するこ
とができる。
る電力半導体装置について図１を用いて説明する。この
電力半導体装置１０は、金属ベース板２上に回路パター
ン４が形成された絶縁基板３上で、直列接続された一対
のローサイド側スイッチング回路とハイサイド側スイッ
チング回路とを備え、さらにローサイド側スイッチング
回路へのローサイド側入力端子６ａと、ハイサイド側ス
イッチング回路へのハイサイド側入力端子６ｃと、出力
端子６ｂとからなる外部接続端子を備えている。この外
部接続端子は、各端子の金属ベース板への射影成分の少
なくとも一部が互いに重なるように所定間隔を空けて積
重ねられている。また、各端子６は細長平板形状であ
り、その長手方向がローサイド側及びハイサイド側スイ
ッチング回路の間に延在している。このように、各端子
６を金属ベース板２に垂直方向に積重ねる立体構造とす
ることによって金属ベース板２の面積を小さくでき、金
属ベース板２の周囲を囲む枠体１を小型化できる。これ
によって、小型、高性能の電力半導体装置を提供するこ
とができる。
【００１４】さらに、この電力半導体装置１０の具体的
な構成について、図１を用いて説明する。この電力半導
体装置１０は、図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、
金属ベース板２と、該金属ベース板２上に配置された回
路パターンが形成されたローサイド側の絶縁基板３ａと
ハイサイド側の絶縁基板３ｂと、各絶縁基板３ａ、３ｂ
の回路パターン４ａ、４ｂ上に実装され、ローサイド側
及びハイサイド側スイッチング回路をそれぞれ構成する
複数の電力半導体素子５ａ、５ｂと、ローサイド側入力
端子６ａと、ハイサイド側入力端子６ｃと、出力端子６
ｂとからなる外部接続端子とを備えている。以下に、各
構成部材について説明する。まず、この金属ベース板２
は、周囲を樹脂製の枠体１で囲んでいる。また、ローサ
イド側及びハイサイド側でそれぞれ回路パターン４ａ、
４ｂが形成されている絶縁基板３ａ、３ｂの裏面を金属
ベース板２の内側主面上に固着している。さらに、ロー
サイド側の回路パターン４ａの上には電力半導体素子５
ａが実装されてローサイド側スイッチング回路が構成さ
れ、一方、ハイサイド側の回路パターン４ｂ上には電力
半導体素子５ｂが実装されてハイサイド側スイッチング
回路が構成されている。また、この電力半導体素子５
ａ、５ｂとしては、ＩＧＢＴ及びフライホイールダイオ
ードから構成されている。なお、この電力半導体装置１
０の回路図の一例を図２に示す。
な構成について、図１を用いて説明する。この電力半導
体装置１０は、図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、
金属ベース板２と、該金属ベース板２上に配置された回
路パターンが形成されたローサイド側の絶縁基板３ａと
ハイサイド側の絶縁基板３ｂと、各絶縁基板３ａ、３ｂ
の回路パターン４ａ、４ｂ上に実装され、ローサイド側
及びハイサイド側スイッチング回路をそれぞれ構成する
複数の電力半導体素子５ａ、５ｂと、ローサイド側入力
端子６ａと、ハイサイド側入力端子６ｃと、出力端子６
ｂとからなる外部接続端子とを備えている。以下に、各
構成部材について説明する。まず、この金属ベース板２
は、周囲を樹脂製の枠体１で囲んでいる。また、ローサ
イド側及びハイサイド側でそれぞれ回路パターン４ａ、
４ｂが形成されている絶縁基板３ａ、３ｂの裏面を金属
ベース板２の内側主面上に固着している。さらに、ロー
サイド側の回路パターン４ａの上には電力半導体素子５
ａが実装されてローサイド側スイッチング回路が構成さ
れ、一方、ハイサイド側の回路パターン４ｂ上には電力
半導体素子５ｂが実装されてハイサイド側スイッチング
回路が構成されている。また、この電力半導体素子５
ａ、５ｂとしては、ＩＧＢＴ及びフライホイールダイオ
ードから構成されている。なお、この電力半導体装置１
０の回路図の一例を図２に示す。
【００１５】次に、この電力半導体装置１０における外
部接続端子について説明する。この外部接続端子は、ロ
ーサイド側入力端子（Ｎ端子）６ａと、ハイサイド側入
力端子（Ｐ端子）６ｃと、出力端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ端子の
いずれか）６ｂの３つの端子からなる。各端子６ａ、６
ｂ、６ｃは細長平板形状であって、その長手方向はハイ
サイド側及びローサイド側スイッチング回路間に延在さ
せている。また、各端子６ａ、６ｂ、６ｃは、金属ベー
ス板２への射影成分の少なくとも一部が互いに重なるよ
うに金属ベース板２に垂直方向に所定の間隙を空けて積
重ねられている。それぞれの端子間には絶縁体としての
樹脂層９が充填されている。また、各端子６ａ、６ｂ、
６ｃは、電力半導体素子５ａ、５ｂとワイヤ８でボンデ
ィングされ、電気的に接続されている。さらに、各端子
６ａ、６ｂ、６ｃは、枠体１から外側に露出させた接続
用端部７ａ、７ｂ、７ｃで外部との接続をとることがで
きる。
部接続端子について説明する。この外部接続端子は、ロ
ーサイド側入力端子（Ｎ端子）６ａと、ハイサイド側入
力端子（Ｐ端子）６ｃと、出力端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ端子の
いずれか）６ｂの３つの端子からなる。各端子６ａ、６
ｂ、６ｃは細長平板形状であって、その長手方向はハイ
サイド側及びローサイド側スイッチング回路間に延在さ
せている。また、各端子６ａ、６ｂ、６ｃは、金属ベー
ス板２への射影成分の少なくとも一部が互いに重なるよ
うに金属ベース板２に垂直方向に所定の間隙を空けて積
重ねられている。それぞれの端子間には絶縁体としての
樹脂層９が充填されている。また、各端子６ａ、６ｂ、
６ｃは、電力半導体素子５ａ、５ｂとワイヤ８でボンデ
ィングされ、電気的に接続されている。さらに、各端子
６ａ、６ｂ、６ｃは、枠体１から外側に露出させた接続
用端部７ａ、７ｂ、７ｃで外部との接続をとることがで
きる。
【００１６】このように、外部接続端子の各端子を立体
的に構成することによって、各端子６ａ、６ｂ、６ｃが
大電流を流すことのできる比較的大きな断面積とした場
合にも、金属ベース板２上に占める面積を抑制すること
ができる。具体的には、この電力半導体装置の幅寸法Ｗ
１は、図５の（ａ）に示すように、ローサイド側及びハ
イサイド側の絶縁基板３ａ、３ｂ間の幅寸法として表わ
され、従来の電力半導体装置の幅寸法Ｗｕと比較して、
Ｗ１＜Ｗｕとなり、大幅に縮小することができる。これ
によって金属ベース板の面積を縮小でき、枠体を小型化
できる。さらに、各端子を立体的に配置したので、漏洩
インダクタンスを低減できる。そこで、小型、高性能の
電力半導体装置を提供できる。
的に構成することによって、各端子６ａ、６ｂ、６ｃが
大電流を流すことのできる比較的大きな断面積とした場
合にも、金属ベース板２上に占める面積を抑制すること
ができる。具体的には、この電力半導体装置の幅寸法Ｗ
１は、図５の（ａ）に示すように、ローサイド側及びハ
イサイド側の絶縁基板３ａ、３ｂ間の幅寸法として表わ
され、従来の電力半導体装置の幅寸法Ｗｕと比較して、
Ｗ１＜Ｗｕとなり、大幅に縮小することができる。これ
によって金属ベース板の面積を縮小でき、枠体を小型化
できる。さらに、各端子を立体的に配置したので、漏洩
インダクタンスを低減できる。そこで、小型、高性能の
電力半導体装置を提供できる。
【００１７】なお、各電力半導体素子５ａ、５ｂやワイ
ヤ８をシリコンゲルやエポキシ樹脂等で封止してもよ
い。これによって電力半導体素子５ａ、５ｂやその他の
電子部材（図示せす）等の気密性、耐湿性、電気的絶縁
性等を改善することができる。
ヤ８をシリコンゲルやエポキシ樹脂等で封止してもよ
い。これによって電力半導体素子５ａ、５ｂやその他の
電子部材（図示せす）等の気密性、耐湿性、電気的絶縁
性等を改善することができる。
【００１８】次に、この電力半導体装置の製造方法につ
いて説明する。この電力半導体装置１０は、次の各工程
によって得られる。 （１）金属ベース板２を準備する。この金属ベース板２
は、樹脂製の枠体１に組み込んだものを用いている。 （２）回路パターン４が形成された絶縁基板３を金属ベ
ース板２に配置する。この場合、絶縁基板３ａ、３ｂ
は、ローサイド側とハイサイド側のそれぞれに配置す
る。なお、別個の絶縁基板とせず、共通の絶縁基板とし
てもよい。 （３）複数の電力半導体素子５ａ、５ｂをローサイド側
及びハイサイド側の２群に分けて、所定間隔を空けてそ
れぞれ前記回路パターン上に実装する。これによって、
ローサイド側スイッチング回路及びハイサイド側スイッ
チング回路をそれぞれ構成させる。 （４）３つの細長平板形状の端子６ａ、６ｂ、６ｃから
なる外部接続端子を、各端子の金属ベース板２への射影
部分の少なくとも一部が互いに重なるように金属ベース
板２の垂直方向に積重ねて、ローサイド側及びハイサイ
ド側スイッチング回路の間に配置する。また、各端子６
ａ、６ｂ、６ｃは、枠体１の成型時に組み込んで一体と
して成型してもよい。この場合に、各端子６ａ、６ｂ、
６ｃ間のそれぞれの間隙と、端子６ａと金属ベース板２
との間には樹脂層９が充填される。なお、外部接続端子
の積重ね構造は図１の場合に限られず、種々の形状とす
ることができる。 （５）ローサイド側スイッチング回路及びハイサイド側
スイッチング回路と外部接続端子の各端子６ａ、６ｂ、
６ｃとをワイヤ８で電気的に接続する。
いて説明する。この電力半導体装置１０は、次の各工程
によって得られる。 （１）金属ベース板２を準備する。この金属ベース板２
は、樹脂製の枠体１に組み込んだものを用いている。 （２）回路パターン４が形成された絶縁基板３を金属ベ
ース板２に配置する。この場合、絶縁基板３ａ、３ｂ
は、ローサイド側とハイサイド側のそれぞれに配置す
る。なお、別個の絶縁基板とせず、共通の絶縁基板とし
てもよい。 （３）複数の電力半導体素子５ａ、５ｂをローサイド側
及びハイサイド側の２群に分けて、所定間隔を空けてそ
れぞれ前記回路パターン上に実装する。これによって、
ローサイド側スイッチング回路及びハイサイド側スイッ
チング回路をそれぞれ構成させる。 （４）３つの細長平板形状の端子６ａ、６ｂ、６ｃから
なる外部接続端子を、各端子の金属ベース板２への射影
部分の少なくとも一部が互いに重なるように金属ベース
板２の垂直方向に積重ねて、ローサイド側及びハイサイ
ド側スイッチング回路の間に配置する。また、各端子６
ａ、６ｂ、６ｃは、枠体１の成型時に組み込んで一体と
して成型してもよい。この場合に、各端子６ａ、６ｂ、
６ｃ間のそれぞれの間隙と、端子６ａと金属ベース板２
との間には樹脂層９が充填される。なお、外部接続端子
の積重ね構造は図１の場合に限られず、種々の形状とす
ることができる。 （５）ローサイド側スイッチング回路及びハイサイド側
スイッチング回路と外部接続端子の各端子６ａ、６ｂ、
６ｃとをワイヤ８で電気的に接続する。
【００１９】なお、電力半導体素子５ａ、５ｂ等を封止
する場合には、枠体１と絶縁基板３ａ、３ｂとで区画さ
れる枠体１の内部領域に電力半導体素子５ａ、５ｂやワ
イヤ８を覆うようにシリコンゲルやエポキシ系封止樹脂
を充填し、他方の開口部を樹脂材の蓋で覆ってもよい。
これによって電力半導体素子等に対する気密性、耐湿
性、電気的絶縁性を向上させることができる。
する場合には、枠体１と絶縁基板３ａ、３ｂとで区画さ
れる枠体１の内部領域に電力半導体素子５ａ、５ｂやワ
イヤ８を覆うようにシリコンゲルやエポキシ系封止樹脂
を充填し、他方の開口部を樹脂材の蓋で覆ってもよい。
これによって電力半導体素子等に対する気密性、耐湿
性、電気的絶縁性を向上させることができる。
【００２０】実施の形態２．本発明の実施の形態２に係
る電力半導体装置について、図３を用いて説明する。こ
の電力半導体装置は、実施の形態１に係る電力半導体装
置と比較すると、図３の（ａ）の平面図及び（ｂ）の断
面図に示すように、外部接続端子の各端子６ａ、６ｂ、
６ｃの幅を実質的に同一にし、金属ベース板２への射影
成分が相互に重なり合うように、各端子間に所定の空隙
を空けて積み重ねている点で相違する。なお、この場合
にも端子６ａは、樹脂層９を介して金属ベース板２の上
に設けられている。これによって、さらに金属ベース板
２の面積を縮小し、枠体を小型化できる。そこで、小
型、高性能の電力半導体装置を提供することができる。
る電力半導体装置について、図３を用いて説明する。こ
の電力半導体装置は、実施の形態１に係る電力半導体装
置と比較すると、図３の（ａ）の平面図及び（ｂ）の断
面図に示すように、外部接続端子の各端子６ａ、６ｂ、
６ｃの幅を実質的に同一にし、金属ベース板２への射影
成分が相互に重なり合うように、各端子間に所定の空隙
を空けて積み重ねている点で相違する。なお、この場合
にも端子６ａは、樹脂層９を介して金属ベース板２の上
に設けられている。これによって、さらに金属ベース板
２の面積を縮小し、枠体を小型化できる。そこで、小
型、高性能の電力半導体装置を提供することができる。
【００２１】具体的には、この電力半導体装置の絶縁基
板３ａと絶縁基板３ｂとの幅寸法Ｗ２は、実施の形態１
に係る電力半導体装置の幅寸法Ｗ１と比較すると、Ｗ２
＜Ｗ１と、さらに小さい。そこで、金属ベース板２の面
積を縮小することができる。
板３ａと絶縁基板３ｂとの幅寸法Ｗ２は、実施の形態１
に係る電力半導体装置の幅寸法Ｗ１と比較すると、Ｗ２
＜Ｗ１と、さらに小さい。そこで、金属ベース板２の面
積を縮小することができる。
【００２２】実施の形態３．本発明の実施の形態３に係
る電力半導体装置について、図４を用いて説明する。こ
の電力半導体装置は、実施の形態２に係る電力半導体装
置と比較すると、図４の（ａ）の平面図及び（ｂ）の断
面図に示すように、外部接続端子のうち、ローサイド側
入力端子６ａと金属ベース板２との間にも樹脂層を設け
ることなく空隙部としている点で相違する。これによっ
て、金属ベース板２上での沿面放電を抑え、電極間の間
隙を短くすることができる。これによって、信頼性の高
い小型化された電力半導体装置を提供することができ
る。
る電力半導体装置について、図４を用いて説明する。こ
の電力半導体装置は、実施の形態２に係る電力半導体装
置と比較すると、図４の（ａ）の平面図及び（ｂ）の断
面図に示すように、外部接続端子のうち、ローサイド側
入力端子６ａと金属ベース板２との間にも樹脂層を設け
ることなく空隙部としている点で相違する。これによっ
て、金属ベース板２上での沿面放電を抑え、電極間の間
隙を短くすることができる。これによって、信頼性の高
い小型化された電力半導体装置を提供することができ
る。
【００２３】実施の形態４．本発明の実施の形態４に係
る電力半導体装置について、図５（ｄ）を用いて説明す
る。この電力半導体装置は、実施の形態３に係る電力半
導体装置と比較すると、図５の（ｄ）の断面図に示すよ
うに、ローサイド側及びハイサイド側の絶縁基板を共通
の絶縁基板とし、ローサイド側とハイサイド側との間の
外部接続端子の積重ね構造体を共通の絶縁基板３上に配
置している点で相違する。これによって、部品点数を減
らすことができるので、製造工程を簡略化できる。ま
た、電力半導体装置の絶縁基板３の幅寸法Ｗ４は、実施
の形態３に係る電力半導体装置における幅寸法Ｗ３と比
較すると、ほぼ同程度であり、従来に比べて金属ベース
板２の面積を縮小でき、枠体１を小型化できる。
る電力半導体装置について、図５（ｄ）を用いて説明す
る。この電力半導体装置は、実施の形態３に係る電力半
導体装置と比較すると、図５の（ｄ）の断面図に示すよ
うに、ローサイド側及びハイサイド側の絶縁基板を共通
の絶縁基板とし、ローサイド側とハイサイド側との間の
外部接続端子の積重ね構造体を共通の絶縁基板３上に配
置している点で相違する。これによって、部品点数を減
らすことができるので、製造工程を簡略化できる。ま
た、電力半導体装置の絶縁基板３の幅寸法Ｗ４は、実施
の形態３に係る電力半導体装置における幅寸法Ｗ３と比
較すると、ほぼ同程度であり、従来に比べて金属ベース
板２の面積を縮小でき、枠体１を小型化できる。
【００２４】実施の形態５．本発明の実施の形態５に係
る電力半導体装置について、図５（ｅ）を用いて説明す
る。この電力半導体装置は、実施の形態４に係る電力半
導体装置と比較すると、図５の（ｅ）の断面図に示すよ
うに、ローサイド側の回路パターン４ａ上に外部接続端
子６ａ、６ｂ、６ｃの積重ね構造体を設けている点で相
違する。このように回路パターン４ａと外部接続端子６
ａとを直接接続するので、ワイヤボンディングが不要と
なり、製造工程を簡略化できる。
る電力半導体装置について、図５（ｅ）を用いて説明す
る。この電力半導体装置は、実施の形態４に係る電力半
導体装置と比較すると、図５の（ｅ）の断面図に示すよ
うに、ローサイド側の回路パターン４ａ上に外部接続端
子６ａ、６ｂ、６ｃの積重ね構造体を設けている点で相
違する。このように回路パターン４ａと外部接続端子６
ａとを直接接続するので、ワイヤボンディングが不要と
なり、製造工程を簡略化できる。
【００２５】具体的には、図５の（ｅ）に示すように、
ローサイド側とハイサイド側の絶縁基板との間の幅寸法
Ｗ５は、実施の形態４に係る電力半導体装置における幅
寸法Ｗ４と比較するとさらに小さい。これによって、金
属ベース板２の面積を小さくでき、枠体１を小型化し、
小型で高性能、且つ安価な電力半導体装置を得ることが
できる。
ローサイド側とハイサイド側の絶縁基板との間の幅寸法
Ｗ５は、実施の形態４に係る電力半導体装置における幅
寸法Ｗ４と比較するとさらに小さい。これによって、金
属ベース板２の面積を小さくでき、枠体１を小型化し、
小型で高性能、且つ安価な電力半導体装置を得ることが
できる。
【００２６】
【発明の効果】本発明に係る電力半導体装置によれば、
外部接続端子を各端子のベース板への射影成分の少なく
とも一部が互いに重なるように所定間隔を空けて積重ね
られている。また、各端子は細長平板形状であり、その
長手方向がローサイド側及びハイサイド側スイッチング
回路の間に延在している。このように、各端子をベース
板に垂直方向に積重ねる立体構造とすることによってベ
ース板の面積を小さくでき、ベース板の周囲を囲む枠体
を小型化できる。また、立体的に配置することで漏洩イ
ンダクタンスを低減できる。これによって、小型、高性
能の電力半導体装置を提供することができる。
外部接続端子を各端子のベース板への射影成分の少なく
とも一部が互いに重なるように所定間隔を空けて積重ね
られている。また、各端子は細長平板形状であり、その
長手方向がローサイド側及びハイサイド側スイッチング
回路の間に延在している。このように、各端子をベース
板に垂直方向に積重ねる立体構造とすることによってベ
ース板の面積を小さくでき、ベース板の周囲を囲む枠体
を小型化できる。また、立体的に配置することで漏洩イ
ンダクタンスを低減できる。これによって、小型、高性
能の電力半導体装置を提供することができる。
【００２７】また、本発明に係る電力半導体装置によれ
ば、外部接続端子の各端子の幅を実質的に同一にし、ベ
ース板への射影成分が相互に重なり合うように、各端子
間に所定の空隙を空けて積み重ねている点で相違する。
これによって、さらに金属ベース板の面積を縮小し、枠
体を小型化できる。そこで、小型、高性能の電力半導体
装置を提供することができる。
ば、外部接続端子の各端子の幅を実質的に同一にし、ベ
ース板への射影成分が相互に重なり合うように、各端子
間に所定の空隙を空けて積み重ねている点で相違する。
これによって、さらに金属ベース板の面積を縮小し、枠
体を小型化できる。そこで、小型、高性能の電力半導体
装置を提供することができる。
【００２８】さらに、本発明に係る電力半導体装置によ
れば、外部接続端子の各端子は絶縁体を介して積み重ね
られているので、沿面放電を抑え、電極間の間隙を短く
することができる。また、各端子に大電流が流れた場合
でも互いに接触することなく、電気的絶縁を確保でき
る。
れば、外部接続端子の各端子は絶縁体を介して積み重ね
られているので、沿面放電を抑え、電極間の間隙を短く
することができる。また、各端子に大電流が流れた場合
でも互いに接触することなく、電気的絶縁を確保でき
る。
【００２９】またさらに、本発明に係る電力半導体装置
によれば、ローサイド側及びハイサイド側の絶縁基板を
共通の絶縁基板とし、ローサイド側とハイサイド側との
間の外部接続端子は、金属ベース板と絶縁基板を介して
対向するように配置されている。これによって、部品点
数を減らすことができるので製造工程を簡略化できる。
しかも、各端子と金属ベース板との間に絶縁体を充填し
たり、間隙を設けたりすることなく絶縁を確保できる。
によれば、ローサイド側及びハイサイド側の絶縁基板を
共通の絶縁基板とし、ローサイド側とハイサイド側との
間の外部接続端子は、金属ベース板と絶縁基板を介して
対向するように配置されている。これによって、部品点
数を減らすことができるので製造工程を簡略化できる。
しかも、各端子と金属ベース板との間に絶縁体を充填し
たり、間隙を設けたりすることなく絶縁を確保できる。
【００３０】また、本発明に係る電力半導体装置によれ
ば、ローサイド側又はハイサイド側の回路パターン上に
外部接続端子の積重ね構造体を設けている点で相違す
る。このように回路パターンと外部接続端子とを直接接
続するので、ワイヤボンディングが不要となり、製造工
程を簡略化できる。
ば、ローサイド側又はハイサイド側の回路パターン上に
外部接続端子の積重ね構造体を設けている点で相違す
る。このように回路パターンと外部接続端子とを直接接
続するので、ワイヤボンディングが不要となり、製造工
程を簡略化できる。
【００３１】本発明に係る電力半導体装置の製造方法に
よれば、外部接続端子の各端子をベース板に垂直方向に
積重ねる立体構造とすることによってベース板の面積を
小さくでき、ベース板の周囲を囲む枠体を小型化でき
る。また、立体的に配置することで漏洩インダクタンス
を低減できる。これによって、小型、高性能の電力半導
体装置を提供することができる。
よれば、外部接続端子の各端子をベース板に垂直方向に
積重ねる立体構造とすることによってベース板の面積を
小さくでき、ベース板の周囲を囲む枠体を小型化でき
る。また、立体的に配置することで漏洩インダクタンス
を低減できる。これによって、小型、高性能の電力半導
体装置を提供することができる。
【図１】 （ａ）は、本発明の実施の形態１に係る電力
半導体装置の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）における
Ａ−Ａ’線に沿った断面図である。
半導体装置の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）における
Ａ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係る電力半導体装置
の回路図である。
の回路図である。
【図３】 （ａ）は、本発明の実施の形態２に係る電力
半導体装置の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）における
Ｂ−Ｂ’線に沿った断面図である。
半導体装置の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）における
Ｂ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【図４】 （ａ）は、本発明の実施の形態３に係る電力
半導体装置の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）における
Ｃ−Ｃ’線に沿った断面図である。
半導体装置の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）における
Ｃ−Ｃ’線に沿った断面図である。
【図５】 （ａ）は、本発明の実施の形態１に係る電力
半導体装置の断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施の
形態２に係る電力半導体装置の断面図であり、（ｃ）
は、本発明の実施の形態３に係る電力半導体装置の断面
図であり、（ｄ）は、本発明の実施の形態４に係る電力
半導体装置の断面図であり、（ｅ）は、本発明の実施の
形態５に係る電力半導体装置の断面図である。
半導体装置の断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施の
形態２に係る電力半導体装置の断面図であり、（ｃ）
は、本発明の実施の形態３に係る電力半導体装置の断面
図であり、（ｄ）は、本発明の実施の形態４に係る電力
半導体装置の断面図であり、（ｅ）は、本発明の実施の
形態５に係る電力半導体装置の断面図である。
【図６】 （ａ）は、従来の電力半導体装置の平面図で
あり、（ｂ）は、（ａ）におけるＤ−Ｄ’線に沿った断
面図である。
あり、（ｂ）は、（ａ）におけるＤ−Ｄ’線に沿った断
面図である。
１ 枠体、２ 金属ベース板、３ａ、３ｂ 絶縁基板、
４ａ、４ｂ 回路パターン、５ａ、５ｂ 電力半導体素
子、６ａ 第１外部接続端子（ローサイド側入力端
子）、６ｂ 第２外部接続端子（出力端子）、６ｃ 第
３外部接続端子（ハイサイド側入力端子）、７ａ 第１
接続端部、７ｂ 第２接続端部、７ｃ 第３接続端部、
８ ワイヤ、９ 絶縁体、１０ 電力半導体装置、５０
電力半導体装置、５１ 枠体、５２ 金属ベース板、
５３ａ、５３ｂ 絶縁基板、５４ａ、５４ｂ 回路パタ
ーン、５５ａ、５５ｂ 電力半導体素子、５６ａ 第１
外部接続端子、５６ｂ 第２外部接続端子、５６ｃ 第
３外部接続端子、５７ａ 第１接続端部、５７ｂ 第２
接続端部、５７ｃ 第３接続端部、５８ ワイヤ
４ａ、４ｂ 回路パターン、５ａ、５ｂ 電力半導体素
子、６ａ 第１外部接続端子（ローサイド側入力端
子）、６ｂ 第２外部接続端子（出力端子）、６ｃ 第
３外部接続端子（ハイサイド側入力端子）、７ａ 第１
接続端部、７ｂ 第２接続端部、７ｃ 第３接続端部、
８ ワイヤ、９ 絶縁体、１０ 電力半導体装置、５０
電力半導体装置、５１ 枠体、５２ 金属ベース板、
５３ａ、５３ｂ 絶縁基板、５４ａ、５４ｂ 回路パタ
ーン、５５ａ、５５ｂ 電力半導体素子、５６ａ 第１
外部接続端子、５６ｂ 第２外部接続端子、５６ｃ 第
３外部接続端子、５７ａ 第１接続端部、５７ｂ 第２
接続端部、５７ｃ 第３接続端部、５８ ワイヤ
Claims (6)
- 【請求項１】 直列接続された一対のローサイド側スイ
ッチング回路とハイサイド側スイッチング回路とを備え
た電力半導体装置であって、該電力半導体装置は、 ベース板と、 前記ベース板の上に設けられ、回路パターンが形成され
た絶縁基板と、 前記絶縁基板の前記回路パターン上に実装された複数の
電力半導体素子を含むローサイド側スイッチング回路及
びハイサイド側スイッチング回路と、 前記ローサイド側スイッチング回路に接続されたローサ
イド側入力端子と、前記ハイサイド側スイッチング回路
に接続されたハイサイド側入力端子と、前記ローサイド
側及びハイサイド側スイッチング回路とに接続された出
力端子とからなる外部接続端子とを備え、 前記外部接続端子の前記各端子を前記ベース板への射影
成分の少なくとも一部が互いに重なるように、前記ベー
ス板に垂直方向に所定の間隙を空けて積み重ね、前記ハ
イサイド側スイッチング回路と前記ローサイド側スイッ
チング回路との間に延在していることを特徴とする電力
半導体装置。 - 【請求項２】 前記外部接続端子は、実質的に同一幅を
有する前記各端子を前記ベース板への射影成分が相互に
重なり合うように、積み重ねられたことを特徴とする請
求項１に記載の電力半導体装置。 - 【請求項３】 前記外部接続端子の前記各端子を絶縁体
を介して積重ねたことを特徴とする請求項１又は２に記
載の電力半導体装置。 - 【請求項４】 前記外部接続端子は、前記ベース板と前
記絶縁基板を介して対向するように配置されていること
を特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電
力半導体装置。 - 【請求項５】 前記外部接続端子は、前記ローサイド側
又はハイサイド側スイッチング回路の回路パターン上に
配置されていることを特徴とする請求項１から４のいず
れか一項に記載の電力半導体装置。 - 【請求項６】 ベース板を準備するベース板準備工程
と、 回路パターンが形成された絶縁基板を前記ベース板に配
置する絶縁基板配置工程と、 複数の電力半導体素子をローサイド側及びハイサイド側
の２群に分けて、所定間隔を空けてそれぞれ前記回路パ
ターン上に実装し、ローサイド側スイッチング回路及び
ハイサイド側スイッチング回路をそれぞれ構成させる電
力半導体素子実装工程と、 第１外部接続端子を前記ローサイド側及びハイサイド側
スイッチング回路の間に、間隙を介して前記金属ベース
板と対向するように配置し、前記第１外部接続端子と、
対応する前記ローサイド側又はハイサイド側スイッチン
グ回路に含まれる前記電力半導体素子とを電気的に接続
する第１外部接続端子配置工程と、 第２外部接続端子を、間隙を介して前記第１外部接続端
子と対向させ、少なくとも一部分が重なるように配置
し、前記第２外部接続端子と、対応する前記ローサイド
側又はハイサイド側スイッチング回路に含まれる前記電
力半導体素子とを電気的に接続する第２外部接続端子配
置工程と、 第３外部接続端子を、間隙を介して前記第２外部接続端
子と対向させ、少なくとも一部分が重なるように配置
し、前記第３外部接続端子と、対応する前記ローサイド
側又はハイサイド側スイッチング回路に含まれる前記電
力半導体素子とを電気的に接続する第３外部接続端子配
置工程とを含むことを特徴とする電力半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001392213A JP3769228B2 (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 電力半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001392213A JP3769228B2 (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 電力半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003197858A true JP2003197858A (ja) | 2003-07-11 |
| JP3769228B2 JP3769228B2 (ja) | 2006-04-19 |
Family
ID=27599602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001392213A Expired - Lifetime JP3769228B2 (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 電力半導体装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3769228B2 (ja) |
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| JP2006319095A (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Kyosan Electric Mfg Co Ltd | パワーモジュール |
| EP1758440A2 (en) | 2005-08-26 | 2007-02-28 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and power conversion apparatus using the same |
| WO2007094508A1 (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 半導体モジュールおよびそれを備えるハイブリッド車両の駆動装置 |
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| JP2016054330A (ja) * | 2016-01-13 | 2016-04-14 | 富士電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| KR101766953B1 (ko) | 2014-04-23 | 2017-08-09 | 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤 | 제어장치 |
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|---|---|---|---|---|
| MX359050B (es) * | 2014-12-03 | 2018-09-13 | Nissan Motor | Dispositivo de conversión de energía. |
-
2001
- 2001-12-25 JP JP2001392213A patent/JP3769228B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP4695918B2 (ja) * | 2005-05-12 | 2011-06-08 | 株式会社京三製作所 | パワーモジュール |
| JP2006319095A (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Kyosan Electric Mfg Co Ltd | パワーモジュール |
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