JP2002016207A - 半導体ブロック及びそれを用いた電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来デッドスペースであった空間を有効に利
用して電源装置の小型化と実装密度の向上を図ること。 【構成】 半導体装置１のアノード電極とカソード電極
の双方又は一方にＬ字形状の金属片２の一方の面を固定
手段３により固定し、そのＬ字形状の金属片２の前記面
に対して折り曲げられた部分２ａの面に一つ以上のリン
グ状磁性コア６を通して接続端子部材８を取り付け部材
７により取り付けた半導体ブロック。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 この発明は、インダクタンス手
段としてリング状磁性コアを備えた半導体ブロック及び
それを用いた電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】 電源装置などにおいて、一般に比較的
大きな電力をスイッチングするスイッチング半導体素子
やそれを整流する半導体整流素子のような発熱素子は、
冷却フィンなどに取り付けて用いられる場合が圧倒的に
多い。冷却能力の面から冷却フィンは発熱素子よりもか
なり大きく、特に大型の発熱素子の場合には冷却効率の
面から上部からネジによって発熱素子を冷却フィンのほ
ぼ中央に取り付けることが多く、発熱素子の両側がデッ
ドスペースになることが多い。電源などにあっては冷却
フィンがかなりの容積を占める場合があるので、そのデ
ッドスペースは無視し得ない。

【０００３】 他方では、スイッチング電源などの場
合、スイッチングノイズ特性を改善するために整流素子
やスイッチング半導体素子と直列に適当な値のインダク
タンスを付与することがある。電流容量の小さい半導体
整流素子やスイッチング半導体素子、例えばＴＯ−３Ｐ
などの場合にはリード線が細いので、ビーズ形コアにリ
ード線を挿し込むのは容易であるので、特開平０９−１
４０１６３号公報などでは必要に応じてビーズ形コアを
用いている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、特開
平０７−２４０４９７号公報などに記載されているよう
な電流容量の比較的大型の電力用整流装置やスイッチン
グ半導体装置では、ボルトによってそれらの電極端子に
ある幅と厚みをもった接続導体を接続する構造であり、
前述のようなビーズ形コアを用いることはできず、一般
に適当なインダクタンスをもつチョークコイルなどが回
路に挿入されることが多い。しかしこの場合には、冷却
フィンに取り付けられた発熱電子部品の両側のデッドス
ペースを有効に利用することができず、実装密度を向上
させたり、小型化するのは難しい。

【０００５】 したがって、この発明は、発熱素子の側
面に折り曲げられたＬ字形の金属片とネジを用いて必要
個数のリング状磁性コアを発熱電子部品の側面側に配置
させることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 本発明の請求項１は、
前記課題を解決するため、半導体装置の１個以上の主電
極にＬ字形状の金属片の一方の面を固定手段により固定
し、そのＬ字形状の金属片の前記面に対して折り曲げら
れた部分の面に一つ以上のリング状磁性コアを通して接
続端子部材を取り付け部材により取り付けた半導体ブロ
ックを提供するものである。

【０００７】 本発明の請求項２は、前記課題を解決す
るため、請求項１の前記半導体ブロックは、放熱手段に
取り付けられており、前記Ｌ字形状の金属片及び前記リ
ング状磁性コアは前記放熱手段の主面に対応する空間に
位置する半導体ブロックを提供するものである。

【０００８】 本発明の請求項３は、前記課題を解決す
るため、請求項１又は請求項２において、前記半導体ブ
ロックのスナバ回路などを構成する電子部品を搭載して
なるサブ回路基板を前記リング状磁性コアとは反対の方
向に前記固定手段を利用して取り付けた半導体ブロック
を提供するものである。

【０００９】 本発明の請求項４は、前記課題を解決す
るため、請求項１ないし請求項３の内のいずれかの前記
半導体ブロックを用いた電源装置において、前記半導体
ブロックをスイッチング半導体素子及びダイオードの双
方又はいずれか一方として用いたことを特徴とする電源
装置を提供するものである。

【００１０】 本発明の請求項５は、前記課題を解決す
るため、請求項１ないし請求項３の内のいずれかの前記
半導体ブロックを用いた電源装置において、前記主電極
に接続された前記金属片間に電子部品を接続した電源装
置を提供するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態及び実施例】 先ず、図１及び図２
により本発明の基本的な構造について説明する。図１は
半導体装置の側面図であり、図２はその上面図である。
図において、１は半導体整流素子又はＩＧＢＴやＭＯＳ
ＦＥＴのようなスイッチング半導体素子が単体で、又は
必要な接続構成で樹脂モールドされた半導体ブロックで
あり、この実施例では長手方向に一定間隔で並べられた
主電極として２個のアノード電極Ａと１個のカソード電
極Ｋを有する。２は２個のアノード電極Ａそれぞれにそ
れぞれのネジ３により固定されたＬ字形状の金属片であ
り、金属片２が半導体ブロック１に固定された状態で
は、ほぼ９０度で折り曲げられた部分２ａは半導体ブロ
ック１の一方の長手側面１ａから少し離れて長手側面１
ａに沿って図面下方向に延びる。金属片２の部分２ａに
は後述する長ネジ部材のような取り付け部材と螺合する
雌ネジ穴又は通常の穴のような取り付け穴２ｂが設けら
れている。４はネジ５により半導体ブロック１のカソー
ド電極Ｋに固定された一般的な金属片であり、この金属
片に図示していない接続導体が固定される。

【００１２】 ６は前述の長ネジ部材７により金属片２
の部分２ａに取り付けられた３個のリング状磁性コアで
ある。長ネジ部材７の直径はング状磁性コア６の窓（図
示せず）の直径よりも小さい。３個のリング状磁性コア
６の取り付けは、接続導体８を接続するとき、先ず長ネ
ジ部材７を接続導体８の穴（図示せず）に通し、次に３
個のリング状磁性コアの中央穴（図示せず）に通して、
長ネジ部材７の先端部分を金属片２の部分２ａの取り付
け穴２ｂに螺合させて固定する。各リング状磁性コア６
は所定のインダクタンスを有し、この実施例では３個で
あるが、必要なインダクタンス値を与える個数のリング
状磁性コア６が取り付けられる。スイッチング電源装置
などにあってはリング状磁性コア６のインダクタンスを
適切に選ぶことによって、スイッチングノイズを大幅に
低減することが可能である。

【００１３】 次に、図３により本発明にかかる半導体
ブロックの一実施例について説明する。図１及び図２に
示した構成の半導体ブロックは多くの場合、冷却フィン
９の平坦面９ａのほぼ中央に固定される。従来も同様で
あるがこのようにほぼ中央に半導体ブロックを固定する
のは、冷却効率が最も高いからであるが、一般に冷却フ
ィン９上における半導体ブロックの周りに空間、特に半
導体ブロックの短い方向においては広い空間ができ易
い。しかしながら、図１及び図２に示した構成の半導体
ブロックの場合には、図３に示すように半導体素子の左
側にリング状磁性コア６が配置され、さらに右側にはス
ナバ回路基板１０及びスナバ回路を構成するコンデンサ
や抵抗などの電子部品１１が配置されているので、デッ
ドスペースとならずに半導体ブロックの周りの空間を有
効に利用できる。

【００１４】 したがって、この実施例の構造ではリン
グ状磁性コア６やスナバ回路基板１０及びスナバ回路を
構成する電子部品１１などのスペースを節約できる。な
お、１２はコの字状の金具であり、Ｌ字状の金属片２を
ネジ３で半導体ブロック１のアノード電極Ａに取り付け
るときに一緒にコの字状の金具１２も図示のように固定
し、図示していないがコの字状の金具１２の先端の差し
込みピン部をスナバ回路基板１０の穴（図示せず）に差
し込んでハンダ付けして金具１２とスナバ回路基板１０
とを固着する。また、図示していないが、ネジ３の真上
のスナバ回路基板１０の部分は窓になっており、その窓
を通してネジ３の螺合を調整、あるいは着脱できるよう
になっている。

【００１５】 次に、図４により別の一実施例を説明す
る。この実施例のＬ字状の金属片２は曲げられた部分２
ａとは逆方向に延びて、半導体ブロック１の他方の長手
側面１ｂよりも更に外方向に延びる延在部２ｃを備え
る。この延在部２ｃは冷却フィン９の端縁９ｂよりも内
側にあり、半導体ブロック１の長手側面１ｂの近傍で延
在部２ｃの中央をコの字状に切り起こして形成された起
立部１３を有する。この起立部１３は半導体ブロック１
の長手側面１ｂに接するか、あるいは若干の隙間を持つ
程度の位置にあり、金属片２が回転方向にずれるのを防
止する回転止め作用を行う。また、カソード電極Ｋに固
定される金属片も必要に応じて図２の金属片２と同様に
延在部（図示せず）を有する。そして、半導体ブロック
１のアノード電極Ａに取り付けられたＬ字状の金属片２
とカソード電極Ｋに固定される金属片との間に回路上必
要なコンデンサ又は抵抗などの電子部品１４がハンダ付
けなどにより接続される。

【００１６】 なお、以上の説明では半導体ブロックを
半導体整流素子やスイッチング半導体素子を所定の接続
して樹脂モールドしたものとして説明したが、ＩＧＢＴ
又はＭＯＳＦＥＴのようなスイッチング半導体素子をブ
ッリジ接続したもの、さらにはそれらに帰還用ダイオー
ドを逆並列接続したもの、さらにコンデンサや抵抗器が
接続されたものなど種々のものが考えられ、ここでいう
半導体ブロックはそれらも含むものとする。また、実施
例ではいずれも主電極をアノード電極とカソード電極で
説明したが、ＭＯＳＦＥＴなどの場合にはドレイン電極
とソース電極、ＩＧＢＴ又はバイポーラトランジスタな
どの場合には又はコレクタ電極とエミッタ電極が主電極
となる。

【００１７】 以上述べた構成の半導体ブロックが交流
を直流に変換する整流機能を有するものの場合には、電
源装置の整流素子又は整流回路、あるいはフリーホイー
リングダイオードなどとして用いることができる。その
半導体ブロックがＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴのようなス
イッチング半導体素子を単一で、又は並列あるいは直並
列接続したものの場合には、インバータ部又は昇圧、あ
るいは降圧コンバータなどのスイッチング素子として有
効であり、また半導体ブロックがブリッジ構成の場合に
はそのままインバータ部として用いることができ、いず
れにせよそれら電源のスイッチングノイズを低減するた
めに別途インダクタを回路基板上に搭載し接続する必要
性を省くことができ、冷却フィンを回路基板などに取り
付けることにより半導体ブロック及びリング状磁性コア
などを一緒に搭載可能である。

【００１８】

【発明の効果】 以上述べたように、この発明によれば
Ｌ字状金属片を半導体ブロクの電極に取り付け、回路上
必要なリング状磁性コアを前記半導体ブロックの脇の空
間に配置しているので、従来デッドスペースであった空
間を有効に利用でき、電源装置の小型化は勿論のこと、
組立時にリング状磁性コアを配置する構造などを別途考
えなくてもよいので、経済性に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の半導体ブロックの基本的構造を示す
側面図である。

【図２】 本発明の半導体ブロックの基本的構造を示す
平面図である。

【図３】 本発明にかかる半導体ブロックの第１の実施
例を示す図である。

【図４】 本発明にかかる半導体ブロックの第１の実施
例を示す図である。

【符号の説明】

１・・・半導体ブロック ２・・・Ｌ字形
状の金属片 ３、５・・・ネジ ４・・・金属片 ６・・・リング状磁性コア ７・・・長ネジ
部材 ８・・・接続端子 ９・・・冷却フ
ィン １０・・・スナバ回路基板 １１、１４・・
・電子部品

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体装置の１個以上の主電極にＬ字形
   状の金属片の一方の面を固定手段により固定し、 該Ｌ字形状の金属片の前記面に対して折り曲げられた部
   分の面に一つ以上のリング状磁性コアを通して接続端子
   部材を取り付け部材により取り付け、 たことを特徴とする半導体ブロック。
2. 【請求項２】 請求項１の前記半導体ブロックは、放熱
   手段に取り付けられており、前記Ｌ字形状の金属片及び
   前記リング状磁性コアは前記放熱手段の主面に対応する
   空間に位置することを特徴とする半導体ブロック。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、 前記半導体ブロックのスナバ回路などを構成する電子部
   品を搭載してなるサブ回路基板を前記リング状磁性コア
   とは反対の方向に前記固定手段を利用して取り付けたこ
   とを特徴とする半導体ブロック。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３の内のいずれか
   の前記半導体ブロックを用いた電源装置において、 前記半導体ブロックをスイッチング半導体素子及びダイ
   オードの双方又はいずれか一方として用いたことを特徴
   とする電源装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項３の内のいずれか
   の前記半導体ブロックを用いた電源装置において、 前記主電極に接続された前記金属片間に電子部品を接続
   したことを特徴とする電源装置。