JP3911192B2

JP3911192B2 - Semiconductor device

Info

Publication number: JP3911192B2
Application number: JP2002134392A
Authority: JP
Inventors: 智宏稗田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-05-09
Filing date: 2002-05-09
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-05-09
Also published as: JP2003332525A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング素子としてモータ制御等に使用される半導体素子を備えた電力用半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の電力用半導体装置を示しており、絶縁基板（セラミックス基板）５２の表主面に複数のＣｕパターン電極５４が形成されている。Ｃｕパターン電極５４の一つに接合された半導体素子５６はＡｌワイヤ５８を介して他のＣｕパターン電極５４に接続されており、各Ｃｕパターン電極５４には、コレクタ端子６０、ゲート端子６２あるいはエミッタ端子６４がそれぞれ接続されている。
【０００３】
また、図１３は、複数の半導体素子５６が並列接続された従来の電力用半導体装置を示しており、素子間がＡｌワイヤ５８により接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１２の構成の電力用半導体装置にあっては、ゲート端子６２及びエミッタ端子６４間がオープン状態のため、製造時の静電気、過電圧等によるＭＯＳ系半導体素子の絶縁ゲート破壊を招くという問題があった。
【０００５】
この問題に鑑み、特開平１−２６８１６０号公報、特開平８−３２０２２号公報あるいは実開平７−２９８５４号公報には、静電気による絶縁ゲート破壊を防止するようにしたパワーモジュール、コネクタあるいはＩＧＢＴが開示されているが、取り扱いが容易で、複数の半導体素子を並列接続した電力用半導体装置においても簡素な構成で絶縁ゲート破壊を防止できる構造のものはなかった。
【０００６】
また、図１３の構成の電力用半導体装置にあっては、素子間がＡｌワイヤ５８により接続されているため、複数の半導体素子５６の個別の特性検査ができず、複数の半導体素子５６のいずれかが破壊した場合でも、その検出は容易ではなかった。
【０００７】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、並列接続された複数の半導体素子を有する電力用半導体装置において、簡素な構成で、半導体素子の並列接続と絶縁ゲート破壊の防止を達成できるとともに、破壊された素子を容易に検出することができ、ゲート抵抗のバランス取りを容易に行うことのできる電力用半導体装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、ケース内に収納された電力用絶縁基板の表主面上に形成された主回路パターン上に複数の絶縁ゲート型スイッチング半導体素子を実装して並列に接続する電力用半導体装置において、前記複数の絶縁ゲート型スイッチング半導体素子の各々のゲート駆動回路をそれぞれ短絡する複数のソケットと、該複数のソケットに挿入され短絡を解除すると同時に、前記複数の絶縁ゲート型スイッチング半導体素子を並列に接続するプラグ式外部接続部材とを備え、前記プラグ式外部接続部材を、絶縁性支持体と、該絶縁性支持体と一体成形された二つの外部接続用端子とにより形成し、前記絶縁性支持体に複数の短絡解除片を形成するとともに、該複数の短絡解除片の各々の両側に前記二つの外部接続用端子の分岐端をそれぞれ配置したことを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項２に記載の発明は、前記プラグ式外部接続部材の外部接続用端子を支持する絶縁性支持体内に凹部を形成し、前記外部接続用端子を前記凹部内に突出させたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、ケース内に収納された電力用絶縁基板の表主面上に形成された主回路パターン上に複数の絶縁ゲート型スイッチング半導体素子を実装して並列に接続する電力用半導体装置において、前記複数の絶縁ゲート型スイッチング半導体素子の各々のゲート駆動回路をそれぞれ短絡する複数のソケットと、該複数のソケットに挿入され短絡を個々に解除すると同時に、前記複数の絶縁ゲート型スイッチング半導体素子を個々に外部接続可能とするプラグ式外部接続部材とを備え、前記プラグ式外部接続部材を、絶縁性支持体と、該絶縁性支持体と一体成形された複数対の外部接続用端子とにより形成し、前記絶縁性支持体に複数の短絡解除片を形成するとともに、該複数の短絡解除片の各々の両側に前記複数対の外部接続用端子のうちの一対をそれぞれ配置したことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、前記プラグ式外部接続部材に、前記絶縁ゲート型スイッチング半導体素子の各々のゲート駆動回路に接続される抵抗体を装着する開口部を設けたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置を示しており、ケース（図示せず）内に収納された電力用絶縁基板（セラミックス基板）２の表主面上に主回路パターン（例えば、Ｃｕパターン）による複数の電極４が形成されている。また、主回路パターンに実装される絶縁ゲート型スイッチング半導体素子等の半導体素子６は、複数の電極４の一つに接合されるとともに、Ａｌワイヤ８を介して他の電極４に接続されており、各電極４には、コレクタ端子１０、ゲート端子１２あるいはエミッタ端子１４がそれぞれ接続されている。
【００１６】
図２に示されるように、ゲート端子１２あるいはエミッタ端子１４が接続された二つの電極４にはソケット１６が取り付けられており、ソケット１６は、内部に凹部１８ａが形成された樹脂製の絶縁性支持体１８と、絶縁性支持体１８と一体成形された隣接する二つの電極２０とを備えている。各電極２０は中間部で折曲され、その先端は円弧状に形成される一方、その基端は電極４にはんだ付けにより接合されている。製造時には、二つの電極２０の先端部は、円弧状形状により弾性のある状態で互いに当接しており、静電気、過電圧等により絶縁ゲート破壊が発生する虞はない。
【００１７】
一方、上述した構成の電力用半導体装置を製造後、絶縁性材料により形成されたプラグ（短絡解除部材）２２がソケット１６に差し込まれるが、このプラグ２２は、その下面中央部より下方に延びる短絡解除片２２ａと、下面両端部より下方に延びソケット１６に係止される係止片２２ｂとを有している。
【００１８】
電力用半導体装置の製造後、図３に示されるように、プラグ２２の短絡解除片２２ａを、互いに当接している二つの電極２０の先端部に差し込むと、ゲート端子１２とエミッタ端子１４とが短絡状態からオープン状態になり、ゲート駆動回路（図示せず）の短絡が解除される。この時、プラグ２２の係止片２２ｂがソケット１６の絶縁性支持体１８の長手方向両端部に形成された係止部１８ｂに係止され、プラグ２２はソケット１６に一体的に保持される。
【００１９】
実施の形態２．
図４乃至図６は、本発明の実施の形態２にかかる電力用半導体装置を示しており、上述した実施の形態１において、電極４に接合されたゲート端子１２及びエミッタ端子１４をプラグ（プラグ式外部接続部材）２２Ａに設けた点にある。
【００２０】
すなわち、図４及び図５に示されるように、二つの外部接続用端子（ゲート端子及びエミッタ端子）１２，１４は、ケース２４内に取り付けられた電極４には設けられておらず、プラグ２２Ａに一体的に形成されている。
【００２１】
図６に示されるように、プラグ２２Ａは、絶縁性支持体２６と、絶縁性支持体２６と一体成形され互いに離間したゲート端子１２及びエミッタ端子１４とを有するとともに、その下面中央部より下方に延びる短絡解除片２２ａと、下面両端部より下方に延びソケット１６に係止される係止片２２ｂとを有している。また、ゲート端子１２及びエミッタ端子１４は、絶縁性支持体２６の内部で折曲され、その下部は短絡解除片２２ａの両側に配置されている。
【００２２】
電力用半導体装置の製造後、図５及び図６に示されるように、プラグ２２Ａの短絡解除片２２ａを、互いに当接している二つの電極２０の先端部に差し込むと、二つの電極２０は短絡状態からオープン状態になるとともに、ゲート端子１２及びエミッタ端子１４は対応する電極２０と接触する。この時、プラグ２２Ａの係止片２２ｂがソケット１６の絶縁性支持体１８の長手方向両端部に形成された係止部１８ｂに係止され、プラグ２２Ａはソケット１６に一体的に保持される。
【００２３】
上記構成は、従来電極４に接合されていた端子が不要になるので、パッケージを小型化することができる。
【００２４】
また、図７に示されるように、プラグ２２Ａ’に凹部２２ｃを形成し、この凹部２２ｃ内にゲート端子１２及びエミッタ端子１４を突出させるとともに、凹部２２ｃ内でゲート端子１２及びエミッタ端子１４を対応するリード線２３と接続することもできる。
【００２５】
ソケット１６にプラグ２２Ａ’を挿入すると半導体素子が静電破壊する虞があるが、ゲート端子１２及びエミッタ端子１４の先端を絶縁性支持体２６の外部に突出させないようにすることで、はんだ付け前に格別の注意を要することなく静電破壊を防止することができ、取り扱い上極めて至便で、静電破壊の確率を著しく低減できる。
【００２６】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３にかかる電力用半導体装置を示しており、隣接配置された複数（例えば、三つ）の半導体素子６の各々は、Ａｌワイヤ８により対応するソケット１６に個別に接続されている。
【００２７】
また、プラグ（プラグ式外部接続部材）２２Ｂは、絶縁性支持体２６と、絶縁性支持体２６と一体成形され互いに離間したゲート端子１２及びエミッタ端子１４とを有するとともに、その下面より下方に延びる複数の短絡解除片２２ａと、下面両端部より下方に延びソケット１６に係止される係止片２２ｂとを有している。また、ゲート端子１２及びエミッタ端子１４は、絶縁性支持体２６の内部で折曲され、その下部は三つに分岐して、各分岐端はそれぞれ短絡解除片２２ａの両側に配置されている。
【００２８】
電力用半導体装置の製造後、プラグ２２Ｂの短絡解除片２２ａを、対応するソケット１６の互いに当接している二つの電極２０の先端部に差し込むと、二つの電極２０はすべてのソケット１６において同時に短絡状態からオープン状態になるとともに、ゲート端子１２及びエミッタ端子１４は対応する電極２０と接触し、複数の半導体素子６は並列に接続される。この時、プラグ２２Ｂの係止片２２ｂがソケット１６の絶縁性支持体１８の長手方向両端部に形成された係止部１８ｂに係止され、プラグ２２Ｂはソケット１６に一体的に保持される。
【００２９】
図１３の従来構成は、複数の半導体素子５６が互いにＡｌワイヤ５８により接続されており、個別の特性検査が不可能であったが、上記構成においてはプラグ２２Ｂを使用していることから、複数の半導体素子６の各々に対し独立した特性検査を行うことができ、製造途中の工程であっても素子交換が可能で、生産性が向上する。
【００３０】
なお、図８に示されるプラグ２２Ｂには、外部接続用端子としてゲート端子１２及びエミッタ端子１４がそれぞれ一つ設けられているが、複数のソケット１６の各々に対応してゲート端子１２及びエミッタ端子１４をそれぞれ一つ設ける構成も考えられる。
【００３１】
この場合、並列接続されて使用される絶縁ゲート型スイッチング半導体素子等の半導体素子のいずれかが破壊しても、破壊した半導体素子の検出を容易に行うことができる。
【００３２】
また、図７に示される形状を図８に示されるプラグ２２Ｂに採用し、ゲート端子１２及びエミッタ端子１４を凹部内で対応するリード線と接続するようにしてもよい。
【００３３】
実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４にかかる電力用半導体装置に設けられるプラグアセンブリ（プラグ式外部接続部材）２２Ｃを示しており、図８に示されるプラグ２２Ｂを二つに分離し、分離したプラグ２２Ｃ_１，２２Ｃ_２を互いに電気的に接続したものである。
【００３４】
また、各プラグ２２Ｃ_１，２２Ｃ_２の絶縁性支持体２６には、二つの矩形開口部２６ａが所定の間隔で形成されており、この開口部２６ａに抵抗体２８の両端を挿入することにより抵抗体２８はゲート端子１２に直列に接続される。
【００３５】
この構成によれば、様々なＩＧＢＴ素子特性に対応して開口部２６ａに挿入される抵抗体２８を適宜選定することにより最適な内部ゲート抵抗値を設定できる。
【００３６】
例えば、ＰＫＧとＩＩＧＢＴとの組み合わせにおいて、抵抗値を任意に設定することにより電流変化率を変更でき、ＰＫＧ内部インダクタンスの影響により発生するコレクタ・エミッタ間のサージ電圧を抑制することが可能となる。
【００３７】
また、複数個の半導体素子の場合、信号から一番遠い側と近い側とでは配線インダクタンスの違いにより立ち上がり電流がアンバランスとなるため、抵抗値を任意に設定することにより配線インダクタンスを調整することが可能となる。
【００３８】
さらに、並列接続以外に、実施の形態２のような単体でも有効である。
【００３９】
実施の形態５．
図１０は、本発明の実施の形態５にかかる電力用半導体装置に設けられるプラグアセンブリ（プラグ式外部接続部材）２２Ｄを示しており、各プラグ２２Ｄ_１，２２Ｄ_２間をシールド・ツイスト線３０で接続したものである。シールド・ツイスト線３０を使用することで、サージ電圧を抑制したり、誘導ノイズから回避できる効果がある。
【００４０】
また、各プラグ２２Ｄ_１，２２Ｄ_２の表面をアルミニウム等の金属板で被覆すると、誘導ノイズから効果的に回避することができる。
【００４１】
実施の形態６．
図１１は、本発明の実施の形態６にかかる電力用半導体装置に設けられる電極４を示しており、絶縁メタライズ基板２の上に接合された電極４に、短絡用電極片４ａを一体的に形成したものである。
【００４２】
この構成は、図１に示されるソケット１６の絶縁性支持体１８が不要となり、パッケージを小型化できるとともに、部品点数が減少することで安価な電力用半導体装置を提供することができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４４】
本発明のうちで請求項１に記載の発明によれば、複数の絶縁ゲート型スイッチング半導体素子の各々のゲート駆動回路をそれぞれ短絡する複数のソケットと、これら複数のソケットに挿入され短絡を解除すると同時に、複数の絶縁ゲート型スイッチング半導体素子を並列に接続するプラグ式外部接続部材とを設けたので、短絡解除の操作と半導体素子の並列接続を簡単かつ確実に行うことができるとともに、絶縁ゲート破壊を防止することができる。
【００４５】
また、プラグ式外部接続部材の絶縁性支持体に複数の短絡解除片を形成するとともに、これら複数の短絡解除片の各々の両側に二つの外部接続用端子の分岐端を配置したので、簡素な構成で、半導体素子の並列接続と絶縁ゲート破壊の防止を同時に達成できる。
【００４６】
さらに、請求項２に記載の発明によれば、プラグ式外部接続部材の外部接続用端子を支持する絶縁性支持体内に凹部を形成し、外部接続用端子を凹部内に突出させたので、複数の半導体素子をプラグ式外部接続部材で並列接続する時あるいは並列接続した後も、半導体素子の静電破壊を防止することができ、取り扱いに格別な注意を払う必要がなく、取り扱いの容易な電力用半導体装置を提供することができる。
【００４７】
また、請求項３に記載の発明によれば、記複数の絶縁ゲート型スイッチング半導体素子の各々のゲート駆動回路をそれぞれ短絡する複数のソケットと、これら複数のソケットに挿入され短絡を個々に解除すると同時に、複数の絶縁ゲート型スイッチング半導体素子を個々に外部接続可能とするプラグ式外部接続部材とを設けたので、短絡解除を簡単かつ確実に行うことができるとともに、絶縁ゲート破壊を防止することができる。また、並列接続されて使用される絶縁ゲート型スイッチング素子のいずれかが破壊した場合の検出を容易に行うことができる。
【００４８】
また、プラグ式外部接続部材の絶縁性支持体に複数の短絡解除片を形成するとともに、短絡解除片の各々の両側に複数対の外部接続用端子のうちの一対をそれぞれ配置したので、簡素な構成で、絶縁ゲート破壊を防止することができる。
【００４９】
また、請求項４に記載の発明によれば、プラグ式外部接続部材に、絶縁ゲート型スイッチング半導体素子の各々のゲート駆動回路に接続される抵抗体を装着する開口部を設けたので、並列接続される複数の絶縁ゲート型スイッチング素子のゲート抵抗のバランス化を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置の斜視図である。
【図２】図１の電力用半導体装置において、二つの電極を有するソケットにプラグを挿入して電極の短絡を解除する場合の動作を示すソケットとプラグの正面図である。
【図３】ソケットにプラグをセットして電極の短絡を解除した状態を示すソケットとプラグの正面図である。
【図４】本発明の実施の形態２にかかる電力用半導体装置の斜視図である。
【図５】図４の電力用半導体装置において、二つの電極を有するソケットにプラグをセットして電極の短絡を解除した状態を示すソケットとプラグの斜視図である。
【図６】図５のソケットとプラグの正面図である。
【図７】図５のプラグの変形例を示す部分断面正面図である。
【図８】本発明の実施の形態３にかかる電力用半導体装置の斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態４にかかる電力用半導体装置に設けられるプラグアセンブリの斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態５にかかる電力用半導体装置に設けられるプラグアセンブリの斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態６にかかる電力用半導体装置に設けられる電極の斜視図である。
【図１２】従来の電力用半導体装置の斜視図である。
【図１３】従来の別の電力用半導体装置の斜視図である。
【符号の説明】
２絶縁基板、４電極、６半導体素子、８ワイヤ、
１０コレクタ端子、１２ゲート端子、１４エミッタ端子、
１６ソケット、１８絶縁性支持体、１８ａ凹部、１８ｂ係止部、
２０電極、２２プラグ、２２ａ短絡解除片、２２ｂ係止片、
２２ｃ凹部、２３リード線、
２２Ａ，２２Ａ’，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄプラグ式外部接続部材、
２４ケース、２６絶縁性支持体、２８抵抗体、
３０シールド・ツイスト線。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power semiconductor device including a semiconductor element used for motor control or the like as a switching element.
[0002]
[Prior art]
FIG. 12 shows a conventional power semiconductor device, in which a plurality of Cu pattern electrodes 54 are formed on the front main surface of an insulating substrate (ceramic substrate) 52. A semiconductor element 56 bonded to one of the Cu pattern electrodes 54 is connected to another Cu pattern electrode 54 via an Al wire 58, and each Cu pattern electrode 54 has a collector terminal 60, a gate terminal 62, or an emitter. Terminals 64 are connected to each other.
[0003]
FIG. 13 shows a conventional power semiconductor device in which a plurality of semiconductor elements 56 are connected in parallel, and the elements are connected by an Al wire 58.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The power semiconductor device having the configuration shown in FIG. 12 has a problem in that the gate terminal 62 and the emitter terminal 64 are in an open state, which causes breakdown of the insulated gate of the MOS semiconductor element due to static electricity, overvoltage, etc. during manufacture. It was.
[0005]
In view of this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-268160, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-32022, or Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 7-29854 discloses a power module, a connector, or an IGBT that prevents breakdown of an insulated gate due to static electricity. However, there are no power semiconductor devices that are easy to handle and that can prevent breakdown of the insulated gate with a simple configuration even in a power semiconductor device in which a plurality of semiconductor elements are connected in parallel.
[0006]
Further, in the power semiconductor device having the configuration shown in FIG. 13, since the elements are connected by the Al wire 58, individual characteristic inspection of the plurality of semiconductor elements 56 cannot be performed. Even if Kagana was destroyed, its detection was not easy.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art. In a power semiconductor device having a plurality of semiconductor elements connected in parallel, the semiconductor elements are connected in parallel and insulated with a simple configuration. It is an object of the present invention to provide a power semiconductor device that can achieve prevention of gate breakdown, can easily detect a broken element, and can easily balance gate resistance.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention is characterized in that a plurality of insulated gates are formed on a main circuit pattern formed on a front main surface of a power insulating substrate housed in a case. In a power semiconductor device in which a type switching semiconductor element is mounted and connected in parallel, a plurality of sockets for short-circuiting each gate drive circuit of each of the plurality of insulated gate type switching semiconductor elements, and a short circuit inserted in the plurality of sockets And a plug-type external connection member for connecting the plurality of insulated gate switching semiconductor elements in parallel, and the plug-type external connection member is integrally formed with the insulating support and the insulating support. Formed with two external connection terminals, and a plurality of short-circuit releasing pieces are formed on the insulating support, and on both sides of each of the plurality of short-circuit releasing pieces. Wherein the serial two branch ends of the external connection terminal is disposed, respectively.
[0010]
Furthermore, in the invention described in claim 2 , a recess is formed in the insulating support body that supports the external connection terminal of the plug-type external connection member, and the external connection terminal is projected into the recess. Features.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, a plurality of insulated gate switching semiconductor elements are mounted in parallel on a main circuit pattern formed on a front main surface of a power insulating substrate housed in a case and connected in parallel. In the power semiconductor device, a plurality of sockets for short-circuiting each gate drive circuit of each of the plurality of insulated gate switching semiconductor elements, and the plurality of insulations are simultaneously inserted into the plurality of sockets to release the short circuit. A plug-type external connection member capable of individually connecting the gate-type switching semiconductor element to the outside, and the plug-type external connection member includes an insulating support and a plurality of pairs of external parts integrally formed with the insulating support. And a plurality of short-circuit releasing pieces formed on the insulating support, and the plurality of pairs of external parts on both sides of each of the plurality of short-circuit releasing pieces. And a pair of characterized in that arranged within the connection terminal.
[0013]
The invention according to claim 4 is characterized in that the plug-type external connection member is provided with an opening for mounting a resistor connected to each gate drive circuit of the insulated gate switching semiconductor element. To do.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a power semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, in which a main circuit is formed on the front main surface of a power insulating substrate (ceramic substrate) 2 housed in a case (not shown). A plurality of electrodes 4 having a pattern (for example, Cu pattern) are formed. A semiconductor element 6 such as an insulated gate switching semiconductor element mounted on the main circuit pattern is bonded to one of the plurality of electrodes 4 and connected to the other electrode 4 through an Al wire 8. Each electrode 4 is connected to a collector terminal 10, a gate terminal 12, or an emitter terminal 14, respectively.
[0016]
As shown in FIG. 2, a socket 16 is attached to the two electrodes 4 to which the gate terminal 12 or the emitter terminal 14 is connected, and the socket 16 is made of resin insulating material having a recess 18a formed therein. A support 18 and two adjacent electrodes 20 integrally formed with the insulating support 18 are provided. Each electrode 20 is bent at an intermediate portion, and its tip is formed in an arc shape, while its base end is joined to the electrode 4 by soldering. At the time of manufacture, the tip portions of the two electrodes 20 are in contact with each other in an elastic state due to the arc shape, and there is no possibility that the insulated gate breaks down due to static electricity, overvoltage or the like.
[0017]
On the other hand, after manufacturing the power semiconductor device having the above-described configuration, a plug (short-circuit releasing member) 22 formed of an insulating material is inserted into the socket 16, and the plug 22 is short-circuited to extend downward from the center of the lower surface. The release piece 22a has a locking piece 22b that extends downward from both ends of the lower surface and is locked to the socket 16.
[0018]
After the manufacture of the power semiconductor device, as shown in FIG. 3, when the short-circuit release piece 22a of the plug 22 is inserted into the tip portions of the two electrodes 20 in contact with each other, the gate terminal 12 and the emitter terminal 14 are connected. From the short circuit state to the open state, the short circuit of the gate drive circuit (not shown) is released. At this time, the locking piece 22 b of the plug 22 is locked to locking portions 18 b formed at both ends in the longitudinal direction of the insulating support 18 of the socket 16, and the plug 22 is held integrally with the socket 16.
[0019]
Embodiment 2. FIG.
4 to 6 show a power semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In the first embodiment described above, the gate terminal 12 and the emitter terminal 14 joined to the electrode 4 are plugged (plug). Formula external connection member) 22A.
[0020]
That is, as shown in FIGS. 4 and 5, the two external connection terminals (gate terminal and emitter terminal) 12 and 14 are not provided on the electrode 4 mounted in the case 24, and the plug 22A Are integrally formed.
[0021]
As shown in FIG. 6, the plug 22 </ b> A has an insulating support 26, a gate terminal 12 and an emitter terminal 14 that are integrally formed with the insulating support 26 and spaced apart from each other. It has a short-circuit releasing piece 22a that extends and a locking piece 22b that extends downward from both ends of the lower surface and is locked to the socket 16. Further, the gate terminal 12 and the emitter terminal 14 are bent inside the insulating support 26, and the lower portions thereof are arranged on both sides of the short-circuit releasing piece 22a.
[0022]
After manufacturing the power semiconductor device, as shown in FIGS. 5 and 6, when the short-circuit releasing piece 22a of the plug 22A is inserted into the tip portions of the two electrodes 20 that are in contact with each other, the two electrodes 20 are short-circuited. The gate terminal 12 and the emitter terminal 14 come into contact with the corresponding electrode 20 while the state is changed to the open state. At this time, the locking piece 22b of the plug 22A is locked to the locking portions 18b formed at both ends in the longitudinal direction of the insulating support 18 of the socket 16, and the plug 22A is integrally held by the socket 16.
[0023]
The above configuration eliminates the need for a terminal bonded to the electrode 4 in the related art, so that the package can be reduced in size.
[0024]
Further, as shown in FIG. 7, a recess 22c is formed in the plug 22A ', and the gate terminal 12 and the emitter terminal 14 are projected into the recess 22c, and the gate terminal 12 and the emitter terminal 14 are associated with the recess 22c. It can also be connected to a lead wire 23 to be
[0025]
If the plug 22A ′ is inserted into the socket 16, the semiconductor element may be electrostatically damaged. However, by preventing the tips of the gate terminal 12 and the emitter terminal 14 from protruding outside the insulating support 26, soldering can be performed. Therefore, electrostatic breakdown can be prevented without requiring any special attention, and the probability of electrostatic breakdown can be remarkably reduced due to extremely convenient handling.
[0026]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 8 shows a power semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. Each of a plurality of (for example, three) semiconductor elements 6 arranged adjacent to each other is connected to a corresponding socket 16 by an Al wire 8. Connected individually.
[0027]
The plug (plug-type external connection member) 22B includes an insulating support 26, a gate terminal 12 and an emitter terminal 14 which are integrally formed with the insulating support 26 and spaced apart from each other, and extend downward from the lower surface thereof. A plurality of short-circuit releasing pieces 22a and locking pieces 22b extending downward from both ends of the lower surface and locked to the socket 16 are provided. Further, the gate terminal 12 and the emitter terminal 14 are bent inside the insulating support 26, and the lower part of the gate terminal 12 and the emitter terminal 14 is branched into three, and the branch ends are respectively disposed on both sides of the short-circuit releasing piece 22a.
[0028]
After the power semiconductor device is manufactured, when the short-circuit releasing piece 22a of the plug 22B is inserted into the tips of the two electrodes 20 in contact with each other in the corresponding socket 16, the two electrodes 20 are simultaneously short-circuited in all the sockets 16. In addition to the open state, the gate terminal 12 and the emitter terminal 14 are in contact with the corresponding electrodes 20, and the plurality of semiconductor elements 6 are connected in parallel. At this time, the locking piece 22b of the plug 22B is locked to the locking portions 18b formed at both ends in the longitudinal direction of the insulating support 18 of the socket 16, and the plug 22B is held integrally with the socket 16.
[0029]
In the conventional configuration of FIG. 13, a plurality of semiconductor elements 56 are connected to each other by Al wires 58 and individual characteristic inspection is impossible. However, in the above configuration, the plug 22B is used. Independent characteristic inspection can be performed on each of the semiconductor elements 6, and the elements can be replaced even in the course of manufacturing, thereby improving productivity.
[0030]
The plug 22B shown in FIG. 8 is provided with one gate terminal 12 and one emitter terminal 14 as external connection terminals. However, the gate terminal 12 and the emitter terminal corresponding to each of the plurality of sockets 16 are provided. A configuration in which one 14 is provided can be considered.
[0031]
In this case, even if one of the semiconductor elements such as an insulated gate switching semiconductor element used in parallel connection is broken, the broken semiconductor element can be easily detected.
[0032]
Further, the shape shown in FIG. 7 may be adopted in the plug 22B shown in FIG. 8, and the gate terminal 12 and the emitter terminal 14 may be connected to corresponding lead wires in the recess.
[0033]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 9 shows a plug assembly (plug-type external connection member) 22C provided in the power semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. The plug 22B shown in FIG. The plugs 22C ₁ and 22C ₂ are electrically connected to each other.
[0034]
Further, two rectangular openings 26a are formed in the insulating support 26 of each plug 22C ₁ and 22C _{2 at} a predetermined interval, and resistance is obtained by inserting both ends of the resistor 28 into the opening 26a. The body 28 is connected in series with the gate terminal 12.
[0035]
According to this configuration, an optimum internal gate resistance value can be set by appropriately selecting the resistor 28 inserted into the opening 26a corresponding to various IGBT element characteristics.
[0036]
For example, in the combination of PKG and IIGBT, the current change rate can be changed by arbitrarily setting the resistance value, and the collector-emitter surge voltage generated by the influence of the PKG internal inductance can be suppressed.
[0037]
Also, in the case of multiple semiconductor elements, the rising current becomes unbalanced due to the difference in wiring inductance between the farthest side and the near side from the signal, so the wiring inductance can be adjusted by setting the resistance value arbitrarily. Is possible.
[0038]
In addition to the parallel connection, a single unit as in the second embodiment is also effective.
[0039]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 10 shows a plug assembly (plug-type external connection member) 22D provided in the power semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention, and between the plugs 22D ₁ and 22D ₂ is a shield twist wire 30. Connected. By using the shield twisted wire 30, there is an effect that the surge voltage can be suppressed or avoided from inductive noise.
[0040]
Also, each plug 22D _1, 22D ₂ of the surface when coated with a metal plate such as aluminum, can be effectively avoided from induced noise.
[0041]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 11 shows the electrode 4 provided in the power semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention. The short-circuiting electrode piece 4a is integrally formed on the electrode 4 joined on the insulating metallized substrate 2. Formed.
[0042]
With this configuration, the insulating support 18 of the socket 16 shown in FIG. 1 is not required, the package can be miniaturized, and an inexpensive power semiconductor device can be provided by reducing the number of components.
[0043]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
[0044]
According to the first aspect of the present invention, a plurality of sockets for short-circuiting the respective gate drive circuits of the plurality of insulated gate switching semiconductor elements, and insertion of the plurality of sockets to release the short-circuit At the same time, a plug-type external connection member that connects a plurality of insulated gate switching semiconductor elements in parallel is provided, so that the operation of releasing the short circuit and the parallel connection of the semiconductor elements can be performed easily and reliably, and the insulated gate is destroyed. Can be prevented.
[0045]
Further, to form a plurality of short-circuit release piece to an insulating support of plug Shikigaibu connecting member, so positioned serves to branch ends of the two external connection terminals on both sides of each of the plurality of short-circuit releasing piece, simple With this configuration, parallel connection of semiconductor elements and prevention of insulation gate breakdown can be achieved at the same time.
[0046]
Furthermore, according to the second aspect of the present invention, the recess is formed in the insulating support body that supports the external connection terminal of the plug-type external connection member, and the external connection terminal protrudes into the recess. Even when the semiconductor elements are connected in parallel with a plug-type external connection member or after parallel connection, electrostatic breakdown of the semiconductor elements can be prevented, and there is no need to pay special attention to handling, and power that is easy to handle A semiconductor device can be provided.
[0047]
According to the third aspect of the present invention, a plurality of sockets for short-circuiting each gate drive circuit of each of the plurality of insulated gate switching semiconductor elements, and insertion of the plurality of sockets into the plurality of sockets to release the short-circuit individually At the same time, a plug-type external connection member that enables external connection of a plurality of insulated gate switching semiconductor elements is provided, so that the short circuit can be easily and reliably released and the insulated gate can be prevented from being broken. it can. Further, it is possible to easily detect when any of the insulated gate switching elements used in parallel connection is broken.
[0048]
Further, to form a plurality of short-circuit release piece to an insulating support of plug Shikigaibu connecting member, since the pair of external connection terminals of the plurality of pairs on both sides of each of the short-circuit release pieces were arranged, simple With this configuration, it is possible to prevent breakdown of the insulated gate.
[0049]
According to the fourth aspect of the present invention, since the plug-type external connection member is provided with the opening for mounting the resistor connected to each gate drive circuit of the insulated gate type switching semiconductor element, the parallel connection is provided. It is possible to easily balance the gate resistance of the plurality of insulated gate switching elements.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a power semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a front view of the socket and the plug showing the operation when the plug is inserted into the socket having two electrodes and the short circuit between the electrodes is released in the power semiconductor device of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a front view of the socket and the plug showing a state in which the plug is set in the socket and the short circuit of the electrode is released.
FIG. 4 is a perspective view of a power semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of the socket and the plug showing a state in which the plug is set in the socket having two electrodes and the short circuit between the electrodes is released in the power semiconductor device of FIG. 4;
6 is a front view of the socket and plug of FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a partial cross-sectional front view showing a modification of the plug of FIG.
FIG. 8 is a perspective view of a power semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view of a plug assembly provided in a power semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a perspective view of a plug assembly provided in a power semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view of electrodes provided in a power semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view of a conventional power semiconductor device.
FIG. 13 is a perspective view of another conventional power semiconductor device.
[Explanation of symbols]
2 Insulating substrate, 4 Electrode, 6 Semiconductor element, 8 Wire,
10 collector terminal, 12 gate terminal, 14 emitter terminal,
16 socket, 18 insulating support, 18a recess, 18b locking part,
20 electrode, 22 plug, 22a short-circuit releasing piece, 22b locking piece,
22c recess, 23 lead wire,
22A, 22A ', 22B, 22C, 22D Plug type external connection member,
24 cases, 26 insulating supports, 28 resistors,
30 Shielded twisted wire.

Claims

ケース内に収納された電力用絶縁基板の表主面上に形成された主回路パターン上に複数の絶縁ゲート型スイッチング半導体素子を実装して並列に接続する電力用半導体装置において、
前記複数の絶縁ゲート型スイッチング半導体素子の各々のゲート駆動回路をそれぞれ短絡する複数のソケットと、該複数のソケットに挿入され短絡を解除すると同時に、前記複数の絶縁ゲート型スイッチング半導体素子を並列に接続するプラグ式外部接続部材とを備え、前記プラグ式外部接続部材を、絶縁性支持体と、該絶縁性支持体と一体成形された二つの外部接続用端子とにより形成し、前記絶縁性支持体に複数の短絡解除片を形成するとともに、該複数の短絡解除片の各々の両側に前記二つの外部接続用端子の分岐端をそれぞれ配置したことを特徴とする電力用半導体装置。In a power semiconductor device in which a plurality of insulated gate switching semiconductor elements are mounted and connected in parallel on a main circuit pattern formed on a front main surface of a power insulating substrate housed in a case,
A plurality of sockets for short-circuiting each gate drive circuit of each of the plurality of insulated gate switching semiconductor elements, and simultaneously inserting the plurality of insulated gate switching semiconductor elements into the plurality of sockets and releasing the short circuit at the same time A plug-type external connection member, and the plug-type external connection member is formed of an insulating support and two external connection terminals formed integrally with the insulating support, and the insulating support. And a plurality of short-circuit releasing pieces are formed on both sides of each of the plurality of short-circuit releasing pieces .

前記プラグ式外部接続部材の外部接続用端子を支持する絶縁性支持体内に凹部を形成し、前記外部接続用端子を前記凹部内に突出させたことを特徴とする請求項１に記載の電力用半導体装置。 2. The power use according to claim 1, wherein a recess is formed in an insulating support body that supports an external connection terminal of the plug-type external connection member, and the external connection terminal protrudes into the recess. Semiconductor device.

ケース内に収納された電力用絶縁基板の表主面上に形成された主回路パターン上に複数の絶縁ゲート型スイッチング半導体素子を実装して並列に接続する電力用半導体装置において、
前記複数の絶縁ゲート型スイッチング半導体素子の各々のゲート駆動回路をそれぞれ短絡する複数のソケットと、該複数のソケットに挿入され短絡を個々に解除すると同時に、前記複数の絶縁ゲート型スイッチング半導体素子を個々に外部接続可能とするプラグ式外部接続部材とを備え、前記プラグ式外部接続部材を、絶縁性支持体と、該絶縁性支持体と一体成形された複数対の外部接続用端子とにより形成し、前記絶縁性支持体に複数の短絡解除片を形成するとともに、該複数の短絡解除片の各々の両側に前記複数対の外部接続用端子のうちの一対をそれぞれ配置したことを特徴とする電力用半導体装置。In a power semiconductor device in which a plurality of insulated gate switching semiconductor elements are mounted and connected in parallel on a main circuit pattern formed on a front main surface of a power insulating substrate housed in a case,
A plurality of sockets for short-circuiting each gate drive circuit of each of the plurality of insulated gate switching semiconductor elements, and each of the plurality of insulated gate switching semiconductor elements inserted into the plurality of sockets to simultaneously release the short circuit A plug-type external connection member that can be externally connected, and the plug-type external connection member is formed of an insulating support and a plurality of pairs of external connection terminals integrally formed with the insulating support. A plurality of short-circuit releasing pieces are formed on the insulating support, and a pair of the plurality of external connection terminals is disposed on both sides of each of the plurality of short-circuit releasing pieces. Semiconductor device.

前記プラグ式外部接続部材に、前記絶縁ゲート型スイッチング半導体素子の各々のゲート駆動回路に接続される抵抗体を装着する開口部を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力用半導体装置。The plug Shikigaibu connecting member, any one of claims 1 to 3, characterized in that an opening is provided for mounting a resistor connected to the gate drive circuit of each of said insulated gate switching semiconductor element The power semiconductor device according to the above.