JP5858895B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、インバータを構成するパワー素子のON、OFF切り替えにより発生するノイズを低減することができる半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device capable of reducing noise generated by ON / OFF switching of power elements constituting an inverter, and a method for manufacturing the same.
従来の半導体装置としては、たとえば絶縁ゲート・バイポーラ型トランジスタ（IGBT: Insulated gate bipolar transistor）からなるスイッチング素子（パワー素子）およびダイオードからなる整流素子を用いたインバータが知られている。
このインバータにあっては、スイッチング素子の切り替え時にノイズの元となるサージ電圧を低減する目的で、サージ電圧と、各素子および電極を接続している配線等のインダクタンス成分との関係に着目してなされた発明が、特許文献１に記載されている。
As a conventional semiconductor device, for example, an inverter using a switching element (power element) composed of an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and a rectifying element composed of a diode is known.
In this inverter, paying attention to the relationship between the surge voltage and the inductance component such as the wiring connecting each element and electrode for the purpose of reducing the surge voltage that causes noise when switching the switching element. The invention made is described in
この特許文献１に記載された従来の半導体装置では、スイッチング素子と整流素子とが縦方向（厚さ方向）に積層され、素子間接続導体を介して接合された状態で、絶縁性の樹脂により封止された半導体装置において、スイッチング素子のエミッタ電極形成面とスイッチング素子に対して逆相である整流素子のカソード電極形成面とが対面するようにして、もしくはスイッチング素子のコレクタ電極形成面とスイッチング素子に対して逆相である整流素子のアノード電極形成面とが対面するようにして、スイッチング素子と整流素子とが配置される。
In the conventional semiconductor device described in
上記従来の半導体装置にあっては、パワー素子と整流素子とを縦方向に積層してこれらを接続するようにしているので、構造が複雑となり、この結果、製品コストが高くならざるを得ないという問題があった。 In the conventional semiconductor device described above, the power element and the rectifying element are stacked in the vertical direction and connected to each other. Therefore, the structure becomes complicated, resulting in an increase in product cost. There was a problem.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、インバータ一相分の上下アームのそれぞれが、パワー素子とダイオードとを備えた半導体装置において、パワー素子切り替え時に発生するノイズの元になるインダクタンスを減らすことができるようにした半導体装置。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problem, and the object thereof is to be generated at the time of switching power elements in a semiconductor device in which each of the upper and lower arms for one phase of the inverter includes a power element and a diode. A semiconductor device that can reduce inductance that causes noise.
この目的のため、請求項１に記載の本発明による半導体装置は、ケースから導出する、インバータの出力端子、正極側端子及び負極側端子と、前記ケース内に配置され、前記正極側端子に接続される上アーム、及び、前記負極側端子に接続される下アームと、前記上アームに設けられた正極側パワー素子及び正極側整流素子と、前記下アームに設けられた負極側パワー素子及び負極側整流素子と、前記正極側端子、前記正極側パワー素子及び前記正極側整流素子が接合された第１金属層パターンと、前記出力端子、前記負極側パワー素子及び前記負極側整流素子が接合された第２金属層パターンと、前記正極側パワー素子から前記第２金属層パターンに配線される正極側パワー素子配線用ビームリードと、前記正極側整流素子から前記第２金属層パターンに配線される正極側整流素子配線用ビームリードと、前記負極側パワー素子と前記負極側端子の間に配線される負極側パワー素子配線用ビームリードと、前記負極側整流素子と前記負極側端子の間に配線される負極側整流素子配線用ビームリードと、を備え、前記正極側端子及び前記負極側端子は、前記ケースの一辺側から導出し、前記出力端子は、前記ケースにおける他辺側から導出し、前記正極側パワー素子は、前記負極側整流素子と隣り合う位置で前記第１金属層パターンに接合され、前記正極側整流素子は、前記負極側パワー素子と隣り合う位置で前記第１金属層パターンに接合され、前記正極側パワー素子配線用ビームリードは、前記正極側パワー素子と前記負極側整流素子との間の位置で、前記第２金属層パターンに接合され、前記正極側整流素子配線用ビームリードは、前記正極側整流素子と前記負極側パワー素子との間の位置で、前記第２金属層パターンに接合され、前記正極側パワー素子配線用ビームリード又は前記負極側整流素子用ビームリードの一方を他方に向かって延在させ両者を電気非導通状態で重ね、前記負極側パワー素子配線用ビームリード又は前記正極側整流素子用ビームリードの一方を他方に向かって延在させ両者を電気非導通状態で重ねたことを特徴とする。 For this purpose, the semiconductor device according to the first aspect of the present invention includes an inverter output terminal, a positive terminal and a negative terminal, which are derived from a case, and are disposed in the case and connected to the positive terminal. An upper arm, a lower arm connected to the negative terminal, a positive power element and a positive rectifier provided on the upper arm, and a negative power element and a negative electrode provided on the lower arm A first metal layer pattern in which the side rectifier, the positive terminal, the positive power element, and the positive rectifier are joined, and the output terminal, the negative power element, and the negative rectifier are joined. A second metal layer pattern; a beam lead for positive power element wiring wired from the positive power element to the second metal layer pattern; and a second gold layer from the positive rectifier element. Beam lead for positive electrode side rectifying element wiring wired in a layer pattern, beam lead for negative electrode side power element wiring wired between the negative electrode side power element and the negative electrode side terminal, negative electrode side rectifying element and negative electrode A negative-side rectifying element wiring beam lead wired between the side terminals , wherein the positive-side terminal and the negative-side terminal are led out from one side of the case, and the output terminal is the other in the case Derived from the side, the positive power element is joined to the first metal layer pattern at a position adjacent to the negative rectifier element, and the positive rectifier element is adjacent to the negative power element. The positive-side power element wiring beam lead joined to the first metal-layer pattern is positioned between the positive-side power element and the negative-side rectifying element at the second metal-layer pattern. The positive-side rectifying element wiring beam lead is bonded to the second metal layer pattern at a position between the positive-side rectifying element and the negative-side power element, and the positive-side power element wiring beam One of the lead or the beam lead for the negative rectifier element is extended toward the other, and the two are stacked in an electrically non-conductive state, and one of the beam lead for the negative power element wiring or the beam lead for the positive rectifier element is It is characterized by extending toward the other and overlapping both in an electrically non-conductive state .
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.
まず、実施例１の半導体装置の全体構成を説明する。
なお、この実施例１の半導体装置は、本実施例では、電気自動車やハイブリッド自動車の車両駆動用モータに供給する電力を制御するのに用いられるインバータを構成している。
First, the overall configuration of the semiconductor device of Example 1 will be described.
In the present embodiment, the semiconductor device according to the first embodiment constitutes an inverter that is used to control electric power supplied to a vehicle driving motor of an electric vehicle or a hybrid vehicle.
この実施例１の半導体装置は、図１に示す、インバータの１相分を構成するもので、図外の車両駆動用の三相交流モータのコイルのうちの１本に供給する電力を制御するものである。
なお、インバータは、図１に示すパワー・モジュール1と同様のパワー・モジュールを他に２相分備えており、三相交流モータの他のコイルにそれぞれ供給する電力を制御するように構成されている。
The semiconductor device according to the first embodiment constitutes one phase of the inverter shown in FIG. 1, and controls the power supplied to one of the coils of the three-phase AC motor for driving the vehicle (not shown). Is.
The inverter is provided with two other power modules similar to the
同図に示すように、パワー・モジュール1は、基板2と、この一方の端部（同図中の下端部）に設けた正極側端子Pと負極側端子Nとを、また基板2の他方の端部同図中の上端部）に設けた出力端子Oとを、有する。
基板2上には、正極側金属層3と、負極側金属層4と、出力側金属層5と、が設けられる。
正極側金属層3は、基板2の幅方向左側（同図中の左側）で基板2の長手方向両端間にあり、２個の正極側IGBT6と同じく２個の正極側ダイオード7の取り付け位置に応じてそれぞれ上方へ突出露出された4個の突出部がそれらの下部でつながっていて、正極側端子Pに接続されている。
また、負極側金属層4は、幅方向右側で一端側（図１中の右下側）に設けられ、負極側端子Nに接続されている。
また、出力側金属層5は、基板2の長手方向に沿って伸びており、２個の負極側IGBT8と同じく２個のダイオード9の取り付け位置に応じて、それぞれ上方へ突出露出された４個の突出部がそれらの下方でつながっていて、出力端Oに接続されている。
As shown in the figure, the
On the
The positive electrode
Further, the negative electrode
Further, the output
図１〜図４にように、正極側金属層3の４個の露出部の上側面には、正極側IGBT6と正極側ダイオード7とが基板2の長手方向左側に沿って交互に合計４個配置され、はんだ付けされ、基板2に固定される。
これらの正極側IGBT6のコレクタと正極側ダイオード7のカソードは、これら素子の上面側に設けられて、基板2の幅方向左側に配置され、出力端子Oに接続された長方形の帯の出力側ビームリードB1の下面にそれぞれはんだ付けされる。
As shown in FIGS. 1 to 4, a total of four
The collector of the
一方、パワー・モジュール1の基板2幅方向右半部には、負極側IGBT8と負極側ダイオード9とが基板2の長手方向に沿って交互に合計４個配置される。
そして、負極側金属層4には、負極側IGBT8と負極側ダイオード9とが長手方向に並べられた手前に配置され、ここに帯状の負極側ビームリードB2の一端下端側の下面がはんだ付けされる。
負極側ビームリードB2は、そこから上方へ起立されて幅方向左側かつ長手方向へ伸ばされる。
また、負極側ビームリードB2は、出力側ビームリードB1との間にわずかな隙間を有した状態で、出力側のビームリードB1に対向するように重ねられる。
上記隙間は、後で樹脂が充填されるので、出力側ビームリードB1と負極側ビームリードB2とは、電気的に非導通の状態で可能な限り近づけることが可能になる。
On the other hand, a total of four negative-
The negative electrode
The negative electrode side beam lead B2 is erected upward therefrom and extended to the left side in the width direction and in the longitudinal direction.
Further, the negative electrode side beam lead B2 is overlapped with the output side beam lead B1 so as to face the output side beam lead B1 with a slight gap therebetween.
Since the gap is filled with resin later, the output side beam lead B1 and the negative side beam lead B2 can be brought as close as possible in an electrically non-conductive state.
負極側ビームリードB2は、この幅方向右側端の４カ所が、負極側IGBT8および負極側ダイオード9に向けて（図１中の右側へ）４カ所伸ばされて、これらの下面に負極側IGBT8のエミッタおよび負極側ダイオード9のアノードがそれぞれはんだ付けされる。
The negative side beam lead B2 is extended at four points on the right side in the width direction toward the
上記のように構成された各種素子やビームリードB1、B2等は、樹脂にてモールドされる。
すなわち、上記モールドには、素子のチップやはんだの形状に合わせて溝が形成され、これらの溝の底面にビームリードの表面が一部露出される。これらの溝の形状は、たとえば、チップを実装するときに使用するカーボン治具の形状とされる。
また、モールドにビームリードを実装したら、この後でゲルやポッティングにより全体を封止する。モールドに用いる樹脂は、耐熱樹脂が用いられる。
Various elements configured as described above, beam leads B1, B2, and the like are molded with resin.
That is, grooves are formed in the mold in accordance with the shape of the chip of the element or the solder, and a part of the surface of the beam lead is exposed on the bottom surface of these grooves. The shape of these grooves is, for example, the shape of a carbon jig used when a chip is mounted.
When the beam lead is mounted on the mold, the whole is sealed by gel or potting after this. The resin used for the mold is a heat resistant resin.
なお、それぞれ２個ずつの正極側IGBT6と正極側ダイオード7とは、並列配置されてインバータの一相分の上アームを構成する。また、それぞれ２個ずつの負極側IGBT8と負極側ダイオード9とは、並列配置されてインバータの上記一相分の下アームを構成する。
Two positive-
ここで、各アームは、IGBTとダイオードとは２個ずつ有しているが、以下の説明では、電流の流れを見やすく、かつ分かり易くするため、上記２個ずつのIGBTとダイオードとは、１個ずつとして説明していく。 Here, each arm has two IGBTs and two diodes. However, in the following description, in order to make current flow easy to understand and understand, each of the two IGBTs and diodes is 1 I will explain it individually.
なお、この場合、インバータや本発明の本質は変わることはない。この場合のインバータの一相分は、図５に示すようになる。同図中、図１と同じ部品／部分については同じ番号を付す。
また、図５に対応するインバータの一相分の回路図を、その周辺機器／部品の一部とともに、図６に示す。
In this case, the essence of the inverter and the present invention does not change. One phase of the inverter in this case is as shown in FIG. In the figure, the same parts / portions as those in FIG.
A circuit diagram of one phase of the inverter corresponding to FIG. 5 is shown in FIG. 6 together with some peripheral devices / parts.
図６に示すように、図１の上記インバータの一相分は、上アーム10と下アーム11と備えている。
上アーム10は、並列に接続された正極側IGBT6と正極側ダイオード7とからなり、正極側IGBT6のコレクタCおよび正極側ダイオード7のカソードKが正側電極Pを介して電源（バッテリ）1２の正極に接続されるとともに、正極側GBT6のエミッタEおよび正極側ダイオード7のアノードAが中点電極Oに接続される。
As shown in FIG. 6, one phase of the inverter of FIG. 1 includes an
The
同様に、下アーム11は、並列に接続された負極側IGBT8と負極側ダイオード9とからなり、負極側IGBT8のコレクタCおよび負極側ダイオード9のカソードKが上記中点電極Oに接続されるとともに、負極側IGBT8のエミッタEおよび負極側ダイオード9のアノードAが負側電極Nを介して電源12の負極に接続される。
なお、上記正極側および負極側のIGBT6、8は本発明のパワー素子に、また上記正極側および負極側のダイオード7、9は本発明の整流素子に、それぞれ相当する。
Similarly, the
The positive and
中点電極Oは、三相交流モータのｕ相、ｖ相、ｗ相のうちのいずれか１相に相当するコイル13に接続される。
インバータの他の相分も上記同様に構成されて、それらの相分の中点電極がｕ相、ｖ相、ｗ相のうちの残りの相に相応するコイルにそれぞれ接続される。
なお、正極側IGBT6および負極側IGBT8のそれぞれのゲートは、図示しないゲート制御回路に接続される。
また、正側電極Pと負側電極Nとは、コンデンサC1で接続される。
The midpoint electrode O is connected to a
The other phases of the inverter are configured in the same manner as described above, and the midpoint electrodes of these phases are connected to the coils corresponding to the remaining phases of the u-phase, v-phase, and w-phase, respectively.
Note that the gates of the positive-
Further, the positive electrode P and the negative electrode N are connected by a capacitor C1.
図６の上記回路にあっては、各素子と電極等との間を接続している配線などにインダクタンス成分が存在する。 In the above circuit of FIG. 6, an inductance component exists in the wiring connecting each element and the electrode.
すなわち、このインダクタンス成分は、正側電極Pのインダクタンス成分L1、負側電極Nのインダクタンス成分L2、正側電極Pと正極側IGBT6のコレクタCとの間の配線のインダクタンス成分L3、正側電極Pと正極側ダイオード7のカソードKとの間の配線のインダクタンス成分L4、正極側IGBT6のエミッタEと中点電極Oとの間の配線のインダクタンス成分L5、正極側ダイオード7のアノードAと中点電極Oとの間の配線のインダクタンス成分L6、中点電極Oと負極側IGBT8のコレクタCとの間の配線のインダクタンス成分L7、中点電極Oと負極側ダイオード9のカソードKとの間の配線のインダクタンス成分L8、負極側IGBT8のエミッタEと負側電極Nとの間の配線のインダクタンス成分L9、負極側ダイオード9のアノードAと負側電極Nとの間の配線のインダクタンス成分L10でそれぞれ表される。
That is, the inductance component includes the inductance component L1 of the positive electrode P, the inductance component L2 of the negative electrode N, the inductance component L3 of the wiring between the positive electrode P and the collector C of the
なお、図６および図８に上記インダクタンスを示しておく。この場合、負極側IGBT8と負極側ダイオード9は、出力側金属層5に実装されているので、L7およびL8は、無視できる。
6 and 8 show the inductance. In this case, since the negative-
次に、上記半導体装置の作用につき、説明する。
図外のコントローラにより、ドライバのアクセル・ペダルの踏み込み量や車速に応じて、インバータの各IGBT6、8にそれぞれゲート信号電流が印加される。
IGBT6、8は、印加されたゲート信号電流に応じてそれらIGBTを交互にON、OFFして各IGBTでの電流を流したり遮断したりして交流を作り出し、周知のように三相交流モータへ交流電流を供給する。
なお、ダイオード7、9は、モータで発生する誘起電圧のエネルギを直流電源に流すことで、モータの端子電圧が誘起電圧で上昇してIGBTを過電圧で破壊するのを防止する。
Next, the operation of the semiconductor device will be described.
A controller (not shown) applies a gate signal current to each of the
The
ここで、パワー素子のON、OFF切り替えにより発生するノイズに影響する上記回路のインダクタンスLについて、説明する。
コイル13に流れる電流は、コイルの大きなインダクタンスに起因して慣性を持ち、現在流れている方向に流れ続けようとする。コイルの電流が変化する周期は、目標モータ回転速度に対応する（４極モータが最大速度12,000rpmで回転するとして、4×12,000／60＝800Hz）ので、キャリア周波数（スイッチング素子のオン・オフ周波数、たとえば5KHz）では電流の向きは変わらない。
Here, the inductance L of the circuit that affects the noise generated by the ON / OFF switching of the power element will be described.
The current flowing through the
このコイル13へ流し込む電流の量を増やしたいときには、上側アームのON時間を長くして下側アームのON時間を短くする。また、コイル13へ流し込む電流を減らしたいときは、上記とは逆にすればよい。
このようにコイル13の電流を増減することで、モータを回転させるための磁界を発生させる。
たとえば、コイル1へ流し込む方向に電流が流れている場合、上側アームのIGBT6がONしている間は、図６に示すように、正極側IGBT6ではこのコレクタからエミッタに向けて（矢印X1の方向へ）流れていて、下側アームでは電流が流れていない。
上記の状態から上側アームのIGBT6をOFFにすると、IGBTのX1方向の電流は無くなり、コイル13には電流が流れ続けようとして、負極Nからダイオード9を介して吸い上げる電流が、そのアノードからカソードに向けて（矢印Y1の方向へ）流れる。
When it is desired to increase the amount of current flowing into the
Thus, the magnetic field for rotating a motor is generated by increasing / decreasing the current of the
For example, when the current flows in the direction of flowing into the
When the
このとき、実施例１の半導体装置では、正極側IGBT6に接続された正極側ビームリードB1と、負極側ダイオード9に接続された負極側ビームリードB2とが、これらの間隔が狭められた状態で、電気非導通に重ねられた状態にされて樹脂によりモールドされている。したがって、これらのビームリード間に相互インダクタンスMが発生可能である。なお、これらのビームリードは、図７に示すように矢印X1方向と矢印Y1方向が同じ方向となるように実装されている。
At this time, in the semiconductor device of Example 1, the positive electrode side beam lead B1 connected to the positive
この結果、これらの電流を図７のように沿わせると、矢印X1方向の電流は減少し、矢印Y1方向の電流は増加し、相互インダクタンスMが増えることになる。
ここで、上記切り替え時に発生するノイズに影響するインダクタンスLは、次式で表される。
L=L1＋L2＋L3＋L5＋L8＋L10−M (ただし、本実施例ではL8は無視できる)
したがって、相互インダクタンスMが大きければ、その分、インダクタンスLが小さくなり、ノイズが減る。
As a result, when these currents are aligned as shown in FIG. 7, the current in the arrow X1 direction decreases, the current in the arrow Y1 direction increases, and the mutual inductance M increases.
Here, the inductance L that affects the noise generated during the switching is expressed by the following equation.
L = L1 + L2 + L3 + L5 + L8 + L10-M (However, L8 can be ignored in this example)
Therefore, if the mutual inductance M is large, the inductance L is correspondingly reduced, and noise is reduced.
一方、コイル13から電流が負極Nに向かって流れ出ている場合は、電流は、IGBT8がONになっている間は、図８中に示すように、負極側IGBT8ではこのコレクタからエミッタに向けて（矢印Y2の方向へ）流れ、IGBT8がOFFしたとき、正極側ダイオード7ではこのアノードからカソードに向けて(矢印X2の方向へ)流れる。
この場合も、先の場合と同じように相互インダクタンスMが増える。
On the other hand, when current flows from the
Also in this case, the mutual inductance M increases as in the previous case.
この場合における、上記切り替え時に発生するノイズに影響するインダクタンスLは、次式で表される。
L=L1＋L2＋L4＋L6＋L7＋L9−M （ただし、本実施例の場合L7は無視できる。）
したがって、この場合にも、相互インダクタンスMが大きければ、その分、インダクタンスLが小さくなり、ノイズが減る。
In this case, the inductance L that affects the noise generated at the time of switching is expressed by the following equation.
L = L1 + L2 + L4 + L6 + L7 + L9−M (However, in this example, L7 can be ignored.)
Therefore, also in this case, if the mutual inductance M is large, the inductance L is correspondingly reduced, and noise is reduced.
したがって、いずれのIGBTのON、OFFの切り替えにあっても、同じタイミングで電流が変化する配線、すなわちビームリードB1、B2の相互インダクタンスを増加させるように配線することで、上記両式から分かるように、ノイズに影響するインダクタンスLを小さく抑えることができることが分かる。 Therefore, regardless of whether the IGBT is switched ON or OFF, it can be seen from both of the above formulas by wiring that changes the current at the same timing, that is, wiring that increases the mutual inductance of the beam leads B1 and B2. In addition, it can be seen that the inductance L that affects noise can be kept small.
ここで、ビームリードを対向させた場合のインダクタンスの変化の比較について図１０に示す。
同図(a)には、対向するビームリードにそれぞれ相当する第１バスBus-Aと第２バスBus-Dとを水平方向に4ｍｍ離して矢印のように電流を流してみた場合の結果を示す。この水平面上での重なりの場合、53％のインダクタンス低減効果が大きいことが測定された。
また、同図(b)には、対向するビームリードにそれぞれ相当する第１バスBus-Aと第２バスBus-Dとを垂直平方向に同じく4ｍｍ離して矢印のように電流を流してみた場合の結果を示す。この水平面上での重なりの場合、75％のインダクタンス低減効果が大きいことが測定された。
したがって、本実施例のように、ビームリードB1、B2も上下方向に離間させるのがより効果が高い。しかしながら、いずれの方向、あるいは斜め方向でも所定以上の相互インダクタンスが得られれば良い。
なお、同図(a)、(b)における右の表は、同じバスに対応する欄の数値は自己インダクタンスを、また異なるバスに対応する欄の数値は相互インダクタンスを示す。
Here, FIG. 10 shows a comparison of changes in inductance when the beam leads are opposed to each other.
The figure (a) shows the results when the first bus Bus-A and the second bus Bus-D, which correspond to the opposite beam leads, are separated by 4 mm in the horizontal direction and the current flows as shown by the arrows. Show. In the case of overlapping on the horizontal plane, it was measured that the inductance reduction effect of 53% was large.
Also, in the same figure (b), the first bus Bus-A and the second bus Bus-D respectively corresponding to the opposing beam leads were separated by 4 mm in the vertical plane direction and the current was passed as shown by the arrows. The result of the case is shown. In the case of overlapping on the horizontal plane, it was measured that the inductance reduction effect of 75% was large.
Therefore, it is more effective to separate the beam leads B1 and B2 in the vertical direction as in this embodiment. However, it is only necessary to obtain a predetermined or higher mutual inductance in any direction or oblique direction.
In the tables on the right side of FIGS. 4A and 4B, the numerical values in the columns corresponding to the same bus indicate the self-inductance, and the numerical values in the columns corresponding to the different buses indicate the mutual inductance.
以上、説明したように、本実施例の半導体装置は、以下の効果を得ることができる。
すなわち、上下アームのうちの一方のアームのIGBT６（あるいはIGBT8）に接続したビームリードB1と、上下アームのうちの他方のアームのダイオード7（あるいはダイオード9）に接続したビームリードB2と、を電気非導通の状態で重ね合わせて、これらを減少する電流と増加する電流とで発生する相互インダクタンスを大きくすることで、IGBT６、８の切り替え時に発生するノイズの元になるインダクタンスを減らすことができ、その場合に製品コストをも低減することができる
As described above, the semiconductor device of this embodiment can obtain the following effects.
That is, the beam lead B1 connected to the IGBT 6 (or IGBT8) of one of the upper and lower arms and the beam lead B2 connected to the diode 7 (or diode 9) of the other arm of the upper and lower arms are electrically connected. By superimposing them in a non-conducting state and increasing the mutual inductance generated by the current that decreases and the current that increases, the inductance that causes noise when switching between the
また、ビームリードB1とビームリードB2とを樹脂モールドすることにより、ビームリード間の隙間を小さく保つことができ、相互インダクタンスを大きくすることができる。 Further, by resin molding the beam lead B1 and the beam lead B2, the gap between the beam leads can be kept small, and the mutual inductance can be increased.
また、ビームリードB1とビームリードB2とを樹脂モールドすることにより、を曲げる必要がなくなり、高さ（厚さ）を低くすることができる。 In addition, by resin molding the beam lead B1 and the beam lead B2, it is not necessary to bend, and the height (thickness) can be reduced.
樹脂モールドの樹脂に耐熱樹脂を用いることで、ビームリードB1,B2、IGBT6、８、ダイオード7、9および基板2を、はんだ接合することが可能となる。
By using a heat-resistant resin as the resin of the resin mold, the beam leads B1, B2,
以上、本発明を上記各実施例に基づき説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更等があった場合でも、本発明に含まれる。 The present invention has been described based on the above embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and is included in the present invention even when there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention. .
たとえば、上アームと下アームとにそれぞれ設けられるIGBTとダイオードは、２個ずつに限られず、上下アームでそれぞれ同数あれば、１個ずつあるいは３個ずつ以上であってもよい。
また、本発明の半導体装置は、自動車以外の装置に用いるようにしてもよい。
For example, the number of IGBTs and diodes provided in each of the upper arm and the lower arm is not limited to two, but may be one or three or more as long as the upper and lower arms have the same number.
The semiconductor device of the present invention may be used for devices other than automobiles.
1 パワー・モジュール
2 基板
3 正極側金属層
4 負極側金属層
5 出力側金属層
6 正極側IGBT
7 正極側ダイオード
8 負極側IGBT（パワー素子）
9 負極側ダイオード（整流素子）
10 上アーム
11 下アーム
12 電源
13 コイル
B1 正極側ビームリード
B2 負極側ビームリード
P 正極側端子
N 負極側端子
O 出力端子
1 Power module
2 Board
3 Positive side metal layer
4 Negative metal layer
5 Output side metal layer
6 Positive side IGBT
7 Positive diode
8 Negative side IGBT (power element)
9 Negative side diode (rectifier)
10 Upper arm
11 Lower arm
12 Power supply
13 coils
B1 Positive side beam lead
B2 Negative side beam lead
P Positive terminal
N Negative terminal
O Output terminal
Claims (2)
前記ケース内に配置され、前記正極側端子に接続される上アーム、及び、前記負極側端子に接続される下アームと、
前記上アームに設けられた正極側パワー素子及び正極側整流素子と、
前記下アームに設けられた負極側パワー素子及び負極側整流素子と、
前記正極側端子、前記正極側パワー素子及び前記正極側整流素子が接合された第１金属層パターンと、
前記出力端子、前記負極側パワー素子及び前記負極側整流素子が接合された第２金属層パターンと、
前記正極側パワー素子から前記第２金属層パターンに配線される正極側パワー素子配線用ビームリードと、
前記正極側整流素子から前記第２金属層パターンに配線される正極側整流素子配線用ビームリードと、
前記負極側パワー素子と前記負極側端子の間に配線される負極側パワー素子配線用ビームリードと、
前記負極側整流素子と前記負極側端子の間に配線される負極側整流素子配線用ビームリードと、
を備え、
前記正極側端子及び前記負極側端子は、前記ケースの一辺側から導出し、
前記出力端子は、前記ケースにおける他辺側から導出し、
前記正極側パワー素子は、前記負極側整流素子と隣り合う位置で前記第１金属層パターンに接合され、
前記正極側整流素子は、前記負極側パワー素子と隣り合う位置で前記第１金属層パターンに接合され、
前記正極側パワー素子配線用ビームリードは、前記正極側パワー素子と前記負極側整流素子との間の位置で、前記第２金属層パターンに接合され、
前記正極側整流素子配線用ビームリードは、前記正極側整流素子と前記負極側パワー素子との間の位置で、前記第２金属層パターンに接合され、
前記正極側パワー素子配線用ビームリード又は前記負極側整流素子用ビームリードの一方を他方に向かって延在させ両者を電気非導通状態で重ね、
前記負極側パワー素子配線用ビームリード又は前記正極側整流素子用ビームリードの一方を他方に向かって延在させ両者を電気非導通状態で重ねたことを特徴とする半導体装置。 Derived from the case, the output terminal of the inverter, the positive terminal and the negative terminal,
An upper arm disposed in the case and connected to the positive terminal, and a lower arm connected to the negative terminal;
A positive power element and a positive rectifier provided on the upper arm;
A negative power element and a negative rectifier provided on the lower arm,
A first metal layer pattern in which the positive terminal, the positive power element and the positive rectifying element are joined;
A second metal layer pattern in which the output terminal, the negative power element and the negative rectifying element are joined;
A beam lead for positive electrode power element wiring wired from the positive electrode power element to the second metal layer pattern;
A beam lead for positive electrode side rectifying element wiring wired from the positive electrode side rectifying element to the second metal layer pattern;
A beam lead for a negative power element wiring wired between the negative power element and the negative terminal;
A beam lead for negative electrode side rectifying element wiring wired between the negative electrode side rectifying element and the negative electrode side terminal,
With
The positive terminal and the negative terminal are derived from one side of the case,
The output terminal is derived from the other side of the case,
The positive power element is bonded to the first metal layer pattern at a position adjacent to the negative rectifier,
The positive-side rectifying element is bonded to the first metal layer pattern at a position adjacent to the negative-side power element,
The beam lead for positive electrode side power element wiring is bonded to the second metal layer pattern at a position between the positive electrode side power element and the negative electrode side rectifying element,
The beam lead for positive electrode side rectifying element wiring is bonded to the second metal layer pattern at a position between the positive electrode side rectifying element and the negative electrode side power element,
One of the beam lead for the positive electrode side power element wiring or the beam lead for the negative electrode side rectifying element is extended toward the other, and both are stacked in an electrically non-conductive state,
One of the negative electrode power element wiring beam lead or the positive electrode rectifying element beam lead extends toward the other, and the two are stacked in an electrically non-conductive state .
前記正極側パワー素子配線用ビームリード、前記負極側パワー素子配線用ビームリード、前記正極側整流素子用ビームリード及び前記負極側整流素子用ビームリードを耐熱樹脂でモールドした樹脂モールドをさらに備え、
それぞれの前記ビームリードは、一部の面が前記樹脂モールドから露出して、前記パワー素子又は前記整流素子と半田接合し、
さらに、半田接合された前記樹脂モールドをポッティング樹脂で樹脂封止したことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The positive electrode side power element wiring beam lead, the negative side power element wiring beam lead, the positive side rectifying element beam lead and the negative side rectifying element beam lead are further molded with a heat-resistant resin,
Each of the beam leads is partially exposed from the resin mold and soldered to the power element or the rectifying element.
Further, the semiconductor device , wherein the solder-molded resin mold is sealed with a potting resin .
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