JP7287164B2 - 電力用半導体装置及び電力変換装置 - Google Patents
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Description
また、本発明に係る電力用半導体装置は、絶縁基板と、表面に電極及び表面絶縁層が設けられ、裏面が絶縁基板に接合された電力用半導体素子と、裏面が絶縁基板に対向するように配置された電極板と、電力用半導体素子と電極板との間に設けられ、電極と電極板とを接合する導電性の接合部材と、電力用半導体素子と電極板との間に設けられ、電力用半導体素子と電極板との離間距離を規定する支持部材と、を備え、支持部材は、電極板の裏面にワイヤボンディングされ、ループ形状を呈するワイヤであり、ワイヤのループ形状の先端部が、表面絶縁層に接触するものである。
また、本発明に係る電力用半導体装置は、絶縁基板と、表面に電極及び表面絶縁層が設けられ、裏面が絶縁基板に接合された電力用半導体素子と、裏面が絶縁基板に対向するように配置された電極板と、電力用半導体素子と電極板との間に設けられ、電極と電極板とを接合する導電性の接合部材と、電力用半導体素子と電極板との間に設けられ、電力用半導体素子と電極板との離間距離を規定する支持部材と、を備え、支持部材は、表面絶縁層及び電極板の裏面にそれぞれ接触するように設けられたスペーサ部材であり、スペーサ部材は、表面絶縁層と電極板の裏面とを接着する絶縁性の接着剤である。
本発明に係る実施の形態1の電力用半導体装置について、図1、図2及び図3を用いて説明する。図1は、本実施の形態の電力用半導体装置100を示す断面図であり、図2は、本実施の形態の電力用半導体装置100を示す斜視図である。また、図3は、本実施の形態の電力用半導体装置100を製造する各製造工程における断面図である。なお、図2では、電力用半導体装置100の内部構成をわかりやすく示すために、図1で示す封止部材26及び部材間のはんだを省略している。
2.2(d2+R2)1/2 < L < (2d+4R) ・・・(1)
2r ≦ (d+ΔL) ≦ 20r ・・・(2)
上記の式(2)については、安定して適切なループ形状のスペーサワイヤ11aを形成すること、及び、ループ形状の高さが高くなりすぎると剛性が失われることを考慮して、このような範囲にすることが望ましい。
本発明に係る実施の形態2の電力用半導体装置について、図6を用いて説明する。図6は、本実施の形態の電力用半導体装置200を示す断面図である。
本発明に係る実施の形態3の電力用半導体装置について、図7を用いて説明する。図7は、本実施の形態の電力用半導体装置300を示す断面図である。
本発明に係る実施の形態4の電力用半導体装置について、図10を用いて説明する。図10は、本実施の形態の電力用半導体装置400を示す断面図である。
上述した実施の形態1~4のいずれかに係る電力用半導体装置が搭載された、本発明に係る実施の形態5の電力変換装置について図11を用いて説明する。図11は、本実施の形態の電力変換装置を説明するためのブロック図であり、図11の全体は本実施の形態の電力変換装置が適用された電力変換システムを示している。以下、実施の形態5が三相のインバータである場合について具体的に説明する。
2、 3 ダイボンド用はんだ
4 IGBT、 4a エミッタ電極、 4b ゲート電極
5 ダイオード、 5a エミッタ電極
6、 7 スペーサ部はんだ
8、 9 電極板、 8a、 8b 開口部
11a、 11b、 12a、 12b スペーサワイヤ
13a、 13b、 14a、 14b、 15a、 15b スペーサ部材
16 ケース突出部
21 接着剤
22、 32 ケース
23 信号端子
24 外部主端子、 24a 第1外部主端子、 24b 第2外部主端子
25 接続ワイヤ
26 封止部材
27 主端子接合はんだ
28 トランスファーモールド封止樹脂
100、 101、 200、 300、 301、 302、 400、 502 電力用半導体装置
500 電力変換装置
501 主変換回路
503 制御回路
510 電源
520 負荷
A1、 A2、 A3、 A4、 A5 離間距離
Claims (6)
- 絶縁基板と、
表面に電極及び表面絶縁層が設けられ、裏面が前記絶縁基板に接合された電力用半導体素子と、
裏面が前記絶縁基板に対向するように配置された電極板と、
前記電力用半導体素子と前記電極板との間に設けられ、前記電極と前記電極板とを接合する導電性の接合部材と、
前記電力用半導体素子と前記電極板との間に設けられ、前記電力用半導体素子と前記電極板との離間距離を規定する支持部材と、
を備え、
前記支持部材は、前記電極板の裏面にワイヤボンディングされ、ループ形状を呈するワイヤであり、
前記電極板は、前記電極と対向する部位に開口部を有し、
前記ワイヤは、前記開口部を跨ぐようにワイヤボンディングされ、
前記ワイヤのループ形状の先端部は、前記電極に接触し、
前記ワイヤの長さLは、前記離間距離をd、前記開口部の直径を2Rとしたとき、以下の式、
2.2(d 2 +R 2 ) 1/2 < L < (2d+4R)
を満たすこと
を特徴とする電力用半導体装置。 - 絶縁基板と、
表面に電極及び表面絶縁層が設けられ、裏面が前記絶縁基板に接合された電力用半導体素子と、
裏面が前記絶縁基板に対向するように配置された電極板と、
前記電力用半導体素子と前記電極板との間に設けられ、前記電極と前記電極板とを接合する導電性の接合部材と、
前記電力用半導体素子と前記電極板との間に設けられ、前記電力用半導体素子と前記電極板との離間距離を規定する支持部材と、
を備え、
前記支持部材は、前記電極板の裏面にワイヤボンディングされ、ループ形状を呈するワイヤであり、
前記ワイヤのループ形状の先端部が、前記表面絶縁層に接触すること
を特徴とする電力用半導体装置。 - 絶縁基板と、
表面に電極及び表面絶縁層が設けられ、裏面が前記絶縁基板に接合された電力用半導体素子と、
裏面が前記絶縁基板に対向するように配置された電極板と、
前記電力用半導体素子と前記電極板との間に設けられ、前記電極と前記電極板とを接合する導電性の接合部材と、
前記電力用半導体素子と前記電極板との間に設けられ、前記電力用半導体素子と前記電極板との離間距離を規定する支持部材と、
を備え、
前記支持部材は、前記表面絶縁層及び前記電極板の裏面にそれぞれ接触するように設けられたスペーサ部材であり、
前記スペーサ部材は、凸状の曲面を呈する樹脂製のバンプであること
を特徴とする電力用半導体装置。 - 絶縁基板と、
表面に電極及び表面絶縁層が設けられ、裏面が前記絶縁基板に接合された電力用半導体素子と、
裏面が前記絶縁基板に対向するように配置された電極板と、
前記電力用半導体素子と前記電極板との間に設けられ、前記電極と前記電極板とを接合する導電性の接合部材と、
前記電力用半導体素子と前記電極板との間に設けられ、前記電力用半導体素子と前記電極板との離間距離を規定する支持部材と、
を備え、
前記支持部材は、前記表面絶縁層及び前記電極板の裏面にそれぞれ接触するように設けられたスペーサ部材であり、
前記スペーサ部材は、前記表面絶縁層と前記電極板の裏面とを接着する絶縁性の接着剤であること
を特徴とする電力用半導体装置。 - 前記支持部材は、複数設けられること
を特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載の電力用半導体装置を有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、
前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路と、
を備えた電力変換装置。
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