JP2005072250A - High frequency power semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子を有して高周波スイッチングに使用される電力用半導体装置に関する。 The present invention relates to a power semiconductor device having a semiconductor element and used for high-frequency switching.
従来の電力用半導体装置では、放熱板上に、はんだを介して導電性の板材を有した絶縁性のセラミック基板が構成される。更にそれら基板・導電性板材上にはんだを介してスイツチング用素子が構成され、それら素子の各々は周知のワイヤ配線により結線されている。 In a conventional power semiconductor device, an insulating ceramic substrate having a conductive plate material is formed on a heat sink via a solder. Further, switching elements are formed on these substrates and conductive plates via solder, and each of these elements is connected by a well-known wire wiring.
このような電力用半導体装置において、外部出力用電極は、1枚の銅材若しくはアルミニウム材などをプレス加工して形成される。該電極は、ケース内に挿入、若しくははんだ付けされている。 In such a power semiconductor device, the external output electrode is formed by pressing one piece of copper material or aluminum material. The electrode is inserted into the case or soldered.
このような従来の電力用半導体装置における外部出力用電極は、1枚の導電材から構成されているので、高周波動作による表皮効果に対応するためには電極の幅を増加させねばならない。そうすると結果としてパッケージサイズが大きくなってしまう、という問題点があった。 Since the external output electrode in such a conventional power semiconductor device is composed of a single conductive material, the width of the electrode must be increased in order to cope with the skin effect caused by high-frequency operation. As a result, there is a problem that the package size becomes large as a result.
特許文献1では、高周波領域にて使用される伝送線路において、表皮効果による抵抗増加を低減するために、誘電膜を介して複数積層することが記載されている。特許文献2では、半導体電力変換装置の主回路導体を表皮効果対策として絶縁コーティングした薄板導体を複数枚積層することが記載されている。特許文献3では、高周波用IC、又はトランジスタのリードを表皮効果対策として積層したものが記載されている。更に、特許文献4では、パワーモジュールの電極端子の表皮効果対策として表面積を増加させること、具体的にはスリットを設けることが記載されている。
本発明は、外部出力用電極を備える電力用半導体装置において、パッケージサイズを増大することなく、外部出力用電極の表面積を増加させ表皮効果に十全に対応することを目的とする。 It is an object of the present invention to increase the surface area of an electrode for external output and fully cope with the skin effect without increasing the package size in a power semiconductor device including the electrode for external output.
本発明は、上記の目的を達成するために為されたものである。本発明に係る電力用半導体装置は、
電力用半導体素子を囲鐃する樹脂製のケースで前記電力用半導体素子の主電流を流す複数の主端子を支持し、
該主端子が、内側端部に前記電力用半導体素子と接続するボンディングワイヤの一端をボンデイングする領域をなす大幅主端子部と、該大幅主端子部から延在しその延在端が前記ケースより突出し外部接続部をなす小幅主端子部とで形成された電力用半導体装置である。その電力用半導体装置において、
前記小幅主端子部と、前記ケースと同一材質の絶縁層を介し対向する補助主端子とを配設し積層主端子とし、前記小幅主端子部と前記補助主端子の夫々に前記主電流を分流させ得るようにすると共に、隣接する前記積層主端子の前記大幅主端子部が前記ボンディングを行なう面に鉛直方向に互いに所定の隙間をおいて配設され、前記隙間に前記ケースと同一材質の絶縁層を配設したことを特徴とする。
The present invention has been made to achieve the above object. A power semiconductor device according to the present invention includes:
Supporting a plurality of main terminals through which the main current of the power semiconductor element flows in a resin case surrounding the power semiconductor element,
The main terminal has a large main terminal portion forming an area for bonding one end of a bonding wire connected to the power semiconductor element on the inner end portion, and the extended end extends from the large main terminal portion, and the extended end is formed from the case. This is a power semiconductor device formed by a narrow main terminal portion protruding and forming an external connection portion. In the power semiconductor device,
The narrow main terminal portion and an auxiliary main terminal facing each other through an insulating layer made of the same material as the case are disposed to form a laminated main terminal, and the main current is divided into the narrow main terminal portion and the auxiliary main terminal, respectively. The large main terminal portions of the adjacent laminated main terminals are arranged with a predetermined gap in the vertical direction on the bonding surface, and the gap is made of the same material as the case. A layer is provided.
本発明を利用することにより、以下のような効果を得ることができる。 By using the present invention, the following effects can be obtained.
主端子として、大幅主端子部と小幅主端子部とを設け、その大幅主端子部を絶縁層を介し重ね合せると共に、外部接続部を小幅としたので、隣接する主端子を接近させ配設することができる。よって、パッケージサイズの小型化を図り得るだけでなく、小幅主端子部を絶縁層を介し分離し主電流を分流させるので、高周波電流を流す場合表皮効果による電流集中が分散され、抵抗値の低減による損失低減を図ることができる。また、絶縁層をパッケージのケースの成形と同時に行ない得るので、積層主端子の製作や固定を容易且つ廉価とすることができる。 As the main terminals, a large main terminal portion and a narrow main terminal portion are provided, and the large main terminal portions are overlapped via an insulating layer and the external connection portion is made small, so that adjacent main terminals are arranged close to each other. be able to. Therefore, not only can the package size be reduced, but the main current is shunted by separating the narrow main terminal part through the insulating layer, so that current concentration due to the skin effect is dispersed and the resistance value is reduced when high-frequency current is passed. It is possible to reduce loss due to. Further, since the insulating layer can be formed simultaneously with the molding of the package case, the laminated main terminal can be easily and inexpensively manufactured and fixed.
主端子が薄板であっても電流容量を著しく増大できる電力用半導体装置を簡単な構造で提供できる。 Even if the main terminal is a thin plate, a power semiconductor device capable of remarkably increasing the current capacity can be provided with a simple structure.
以下において、図面を参照しつつ本発明に係る好適な実施の形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る電力用半導体装置の平面図である。ベース板2上にセラミックス基板6が設定され、更に該セラミックス基板6上に、半導体素子8やダイオード10が設置される。結線のためにワイヤ12が利用されている。半導体装置全体はケース4により覆われる。
FIG. 1 is a plan view of a power semiconductor device according to
この実施の形態1における電力用半導体装置では、外部出力用電極14としてインサート式の積層電極が利用されている。図2は、図1の電力用半導体装置の“BB”での、(1)縦断面図と、(2)そのうちの外部出力用電極14の拡大図である。図2に示すように、外部出力用電極14は、主として導電材から構成されているが内部に絶縁層16を挟み込む。このように絶縁層16を導電材の内部に挟み込むことによって、外部出力用電極14の表面積が増大し、よって表皮効果に十全に対応できる。
In the power semiconductor device according to the first embodiment, an insert-type laminated electrode is used as the
なお、図2(2)の外部出力用電極14は、複数の(2枚の)導電板を接合して形成されている。
Note that the
図5は、実施の形態1における外部出力用電極14の導電材部分の斜視図を示す。図5の該導電材部分は、銅材板やアルミニウム板から適宜折り曲げられて形成されている。このとき絶縁層が充填されるべき隙間が設けられる。図5(1)(2)に明確に示されるように、外部出力用電極14は、大幅主端子部34と小幅主端子部32とから構成される。上記の折り曲げが完成すると、小幅主端子部32の折り返しの先端部は半田28により大幅主端子部34表面に固定される。このように絶縁層16を挟むべき隙間を含む小幅主端子部32は導電材の折り曲げにより形成されてもよいし、導電材の貼り合わせにより形成されてもよい(図2(2)参照)。
FIG. 5 is a perspective view of the conductive material portion of the
また、大幅主端子部34は、各種素子と接続するためのボンディングワイヤ26の一端をボンデイングする領域をなす(図4参照)。
Further, the large
外部出力用電極14の電力用半導体装置への設定において、外部出力用電極14は個々に独立していることから、それら外部出力用電極14の間隔を詰めることにより、装置全体を十分に小さいパッケージサイズとすることができる。このとき大幅主端子部34同士が重なることがあり得るが、そのような場合には間に絶縁材(層)を挟むようにすればよい。
In setting the
図4は、図5の外部出力用電極14が設けられた電力用半導体装置における縦断面図である。特に、外部出力用電極14の小幅主端子部32を縦断する断面図である。小幅主端子部32の周囲は絶縁材16で固定されるが、小幅主端子部32に形成される隙間にも同じ絶縁材が層16をなして充填される。
4 is a longitudinal sectional view of the power semiconductor device provided with the
図3は、(1)実施の形態1に係る外部出力用電極14が設けられた電力用半導体装置の斜視図と、(2)その一部の拡大図である。(1)に示される電力用半導体装置において、例えば、図の点線に沿って電極14を折り曲げ、ブスバと接続する部位を形成することができる(図3(2))。図3(1)に示される外部出力用電極14にて、絶縁層16の上端部に一致して折り曲げ位置を設定するのは、その折り曲げ位置より上方はブスバ18と接合するため電流容量増加が不要であるからである。
3 is a perspective view of a power semiconductor device provided with (1) the
図3(2)は、外部出力用電極14とブスバ18との接合例を示す。外部出力用電極14の上端部は適宜折り曲げられている。ブスバ18と外部出力用電極14とには孔(ブスバ孔22と電極孔24)が空けられ、それら孔を貫くねじ20により外部出力用電極14とブスバ18との接合が固定される。
FIG. 3 (2) shows an example of joining the
2 ベース板、 4 ケース、 6 セラミックス基板、 8 素子、 10 ダイオード、 12 ワイヤ、 14 インサート積層電極、 16 絶縁層、 18 ブスバ、 20 ねじ、 22 ブスバ孔、 24 電極孔、 26 ボンディングワイヤ、 28 半田、 30 ナット、 32 小幅主端子部、 34 大幅主端子部。
2 base plate, 4 case, 6 ceramic substrate, 8 element, 10 diode, 12 wire, 14 insert laminated electrode, 16 insulating layer, 18 bus bar, 20 screw, 22 bus bar hole, 24 electrode hole, 26 bonding wire, 28 solder, 30 Nut, 32 Narrow main terminal, 34 Large main terminal.
Claims (2)
該主端子が、内側端部に前記電力用半導体素子と接続するボンディングワイヤの一端をボンデイングする領域をなす大幅主端子部と、該大幅主端子部から延在しその延在端が前記ケースより突出し外部接続部をなす小幅主端子部とで形成された電力用半導体装置において、
前記小幅主端子部と、前記ケースと同一材質の絶縁層を介し対向する補助主端子とを配設し積層主端子とし、前記小幅主端子部と前記補助主端子の夫々に前記主電流を分流させ得るようにすると共に、隣接する前記積層主端子の前記大幅主端子部が前記ボンディングを行なう面に鉛直方向に互いに所定の隙間をおいて配設され、前記隙間に前記ケースと同一材質の絶縁層を配設したことを特徴とする電力用半導体装置。 Supporting a plurality of main terminals through which the main current of the power semiconductor element flows in a resin case surrounding the power semiconductor element,
The main terminal has a large main terminal portion forming an area for bonding one end of a bonding wire connected to the power semiconductor element on the inner end portion, and the extended end extends from the large main terminal portion, and the extended end is formed from the case. In the power semiconductor device formed with the narrow main terminal portion protruding and forming the external connection portion,
The narrow main terminal portion and an auxiliary main terminal facing each other through an insulating layer made of the same material as the case are disposed to form a laminated main terminal, and the main current is divided into the narrow main terminal portion and the auxiliary main terminal, respectively. The large main terminal portions of the adjacent laminated main terminals are arranged with a predetermined gap in the vertical direction on the bonding surface, and the gap is insulated with the same material as the case. A power semiconductor device comprising a layer.
The extended end is bent, the tip is folded back to the main terminal portion, the tip end portion of the folded back is bonded to the significant main terminal portion with a conductive adhesive, and the folded main portion constitutes the auxiliary main electrode. The power semiconductor device according to claim 1.
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US7817374B2 (en) | 2007-05-01 | 2010-10-19 | Tdk Corporation | Thin film device with lead conductor film of increased surface area |
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- 2003-08-25 JP JP2003299994A patent/JP4175980B2/en not_active Expired - Fee Related
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