JP2008177179A - Semiconductor module and plasma display with power recovery circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the cost of a semiconductor module, especially of a semiconductor module constituting a bi-directional switch for power recovery. <P>SOLUTION: The semiconductor module comprises a first metal base plate (101), and a second metal base plate (102). The first metal base plate is connected with the first node (N1) of the circuit of a bi-directional switch and mounts a first semiconductor element with a bonded electrode having the same potential as that of the first metal base plate. The second metal base plate is connected with the second node (N2) of the circuit and mounts a second semiconductor element with a bonded electrode having the same potential as that of the second metal base plate. The first and second metal bases are connected, respectively, with the nonbonded electrodes of the first and second semiconductor elements by metal wires (130) thus forming the circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ダイオード,トランジスタなどの複数個の電力用半導体チップを組み合せて構成した電力用の半導体モジュール、及びかかる半導体素子で構成された電力回収回路を有するプラズマディスプレイ装置に関する。   The present invention relates to a power semiconductor module configured by combining a plurality of power semiconductor chips such as diodes and transistors, and a plasma display device having a power recovery circuit configured of such semiconductor elements.

AC型プラズマディスプレイパネル(Plasma Display Panel:以下、「PDP」と略称する)を用いた平面型表示装置(以下、「プラズマディスプレイ装置」という)では、電力回収回路に双方向スイッチが用いられている。   In a flat display device (hereinafter referred to as “plasma display device”) using an AC plasma display panel (hereinafter referred to as “PDP”), a bidirectional switch is used in a power recovery circuit. .

この双方向スイッチを、回路素子数及びコストの低減のために1つの半導体スイッチを用いて構成することが例えば特許文献1、2に開示されている。特許文献1及び2には、2個のダイオードが逆向きの極性で直列(以下、「逆直列」という)に接続された第1ダイオード列と、第1ダイオード列と並列に接続され、第1ダイオード列とは異なる極性で2個のダイオードが直列に接続された第2ダイオード列と、第1ダイオード列における2つのダイオードの接続点と第2ダイオード列における2つのダイオードの接続点との間に接続される半導体スイッチと、を含む双方向スイッチを開示する。かかる双方向スイッチは、4個のダイオードの接続形態に着目すると、整流回路のダイオードブリッジに類似するので、以下、ブリッジ型双方向スイッチと称するものとする。   For example, Patent Documents 1 and 2 disclose that this bidirectional switch is configured using one semiconductor switch in order to reduce the number of circuit elements and cost. In Patent Documents 1 and 2, a first diode array in which two diodes are connected in series with opposite polarities (hereinafter referred to as “reverse series”), a first diode array, and a first diode array are connected in parallel. A second diode string in which two diodes are connected in series with a polarity different from that of the diode string, and a connection point between two diodes in the first diode string and a connection point between two diodes in the second diode string. A bidirectional switch is disclosed that includes a semiconductor switch connected thereto. Since this bidirectional switch is similar to the diode bridge of the rectifier circuit when attention is paid to the connection form of four diodes, it will be hereinafter referred to as a bridge-type bidirectional switch.

上記したブリッジ型双方向スイッチを使用する装置(例えばプラズマディスプレイ装置)においては、製造工数の短縮や基板サイズの小型化によるコスト低減の観点から、双方向スイッチのモジュール化が望まれる。   In a device using the bridge-type bidirectional switch described above (for example, a plasma display device), it is desired to modularize the bidirectional switch from the viewpoint of reducing manufacturing steps and cost by reducing the substrate size.

ブリッジ型双方向スイッチなどをモジュール化する際に用いられる電力用半導体モジュール技術は、例えば、特許文献3に開示されている。   A power semiconductor module technique used when modularizing a bridge type bidirectional switch or the like is disclosed in, for example, Patent Document 3.

特開2004−215408号公報JP 2004-215408 A 特開2006−72317号公報JP 2006-72317 A 特開平10−163416号公報JP-A-10-163416

ところで、従来の電力用半導体モジュールは、一般に、特許文献3に記載の如く、絶縁基板(例えばアルミナ基板)の一方の面に形成された配線パターン上に半導体素子の各チップがマウントされている。そして、絶縁基板は、例えばその他方の面の全面に形成された銅箔を介して熱拡散板となる金属ベース板に例えば半田で接合されている。   By the way, in a conventional power semiconductor module, as described in Patent Document 3, each chip of a semiconductor element is mounted on a wiring pattern formed on one surface of an insulating substrate (for example, an alumina substrate). The insulating substrate is bonded to a metal base plate serving as a heat diffusion plate by, for example, solder via a copper foil formed on the entire other surface.

このような絶縁基板を用いるモジュール技術を、半導体素子数の少ない半導体回路(例えばブリッジ型双方向スイッチ)に適用すると、配線パターンを形成した高価な絶縁基板を用いるため、また配線を施した絶縁基板を金属ベース板に接合するためなどの点から、コストアップを招く恐れがある。   When such a module technology using an insulating substrate is applied to a semiconductor circuit having a small number of semiconductor elements (for example, a bridge type bidirectional switch), an expensive insulating substrate having a wiring pattern is used, and an insulating substrate provided with wiring is used. From the viewpoint of joining the metal base plate to the metal base plate, there is a risk of increasing the cost.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、よりコストが低減された電力用の半導体モジュール、及びそれを用いたプラズマディスプレイ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a power semiconductor module with a further reduced cost and a plasma display device using the same.

上記目的を達成するために、本発明は特許請求の範囲の記載された構成を特徴とするものである。   To achieve the above object, the present invention is characterized by the structure described in the claims.

かかる構成によれば、金属ベース板を複数の金属ベース板で構成し、所定の回路を構成する各節点に接続される同一電位の接合電極を持つ半導体素子を、前記節点毎に、それぞれ対応した前記各金属ベース板上に前記接合電極を介して直接載置して、一つの所定の回路を構成している。従って、半導体素子チップを搭載する配線パターンが形成された高価な絶縁基板を用いることなく、一つの所定の回路を構成する複数の半導体素子を複数の金属ベース板上に搭載することができる。   According to such a configuration, the metal base plate is constituted by a plurality of metal base plates, and semiconductor elements having junction electrodes of the same potential connected to the respective nodes constituting a predetermined circuit are respectively corresponded to the respective nodes. It is mounted directly on each metal base plate via the bonding electrode to constitute one predetermined circuit. Therefore, a plurality of semiconductor elements constituting one predetermined circuit can be mounted on a plurality of metal base plates without using an expensive insulating substrate on which a wiring pattern for mounting a semiconductor element chip is formed.

本発明によれば、低コストな半導体モジュール、及びかかる半導体モジュールで構成された電力回収回路を備えたプラズマディスプレイ装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the plasma display apparatus provided with the low-cost semiconductor module and the electric power recovery circuit comprised by this semiconductor module can be provided.

以下、本発明の実施形態について、図を用いて詳細に説明する。なお、全図において、共通な機能を有する部分には同一符号を付して示し、一度説明したものについては、煩雑さを避けるため、繰り返した説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings, parts having common functions are denoted by the same reference numerals, and once described, repeated description is omitted to avoid complication.

本実施形態による半導体モジュールは、配線パターンが形成された高価な絶縁基板を用いず、熱拡散板である金属ベース板上に直接半導体素子を載置することに特徴がある。この場合、金属ベース板と半導体素子が電気的に直結されるため、金属ベース板は、半導体素子の金属ベース板に接合する接合電極が持つ電位を有することになる。そこで、金属ベース板を複数の金属ベース板で構成し、金属ベース板毎に、この金属ベース板と同一電位とされた接合電極を有する複数の半導体素子を載置するようにする。そして、各半導体素子間を金属細線で接続(例えばボンディングワイヤー)し、全体として一つの回路を構成する。   The semiconductor module according to the present embodiment is characterized in that a semiconductor element is mounted directly on a metal base plate which is a heat diffusion plate without using an expensive insulating substrate on which a wiring pattern is formed. In this case, since the metal base plate and the semiconductor element are electrically connected directly, the metal base plate has a potential of a bonding electrode bonded to the metal base plate of the semiconductor element. Therefore, the metal base plate is composed of a plurality of metal base plates, and a plurality of semiconductor elements each having a bonding electrode having the same potential as the metal base plate are placed for each metal base plate. And each semiconductor element is connected with a metal thin wire (for example, bonding wire), and one circuit is comprised as a whole.

第1の実施例では、半導体モジュールとして、双方向に電流を流すことが出来る 双方向スイッチモジュールを用い、本発明の実施形態について説明する。   In the first embodiment, an embodiment of the present invention will be described using a bidirectional switch module capable of flowing a current bidirectionally as a semiconductor module.

まず、第1の実施例に係わる双方向スイッチについて説明する。   First, the bidirectional switch according to the first embodiment will be described.

図1は、ブリッジ型双方向スイッチの回路である。図1に示すように、ブリッジ型双方向スイッチは、スイッチの両端間(X端子とY端子間)に接続された、第1ダイオードDi1,第2ダイオードDi2,第3ダイオードDi3,第4ダイオードDi4およびスイッチSW1とを含んでなる。   FIG. 1 shows a circuit of a bridge type bidirectional switch. As shown in FIG. 1, the bridge type bidirectional switch includes a first diode Di1, a second diode Di2, a third diode Di3, and a fourth diode Di4 connected between both ends of the switch (between the X terminal and the Y terminal). And a switch SW1.

第1ダイオードDi1と第2ダイオードDi2は、逆直列接続されて、X−Y端子間に挿入されている。また、第3ダイオードDi3と第4ダイオードDi4は、第1ダイオードDi1,第2ダイオードDi2とは異なる極性で逆直列接続され、X−Y端子間で、第1ダイオードDi1と第2ダイオードDi2の逆直列接続ダイオード列に対して並列接続されている。第1ダイオード乃至第4ダイオードの接続形態に着目すれば、所謂整流回路に用いられるダイオードブリッジに類似しており、この意味で、この接続形態の双方向スイッチをブリッジ型と称している。   The first diode Di1 and the second diode Di2 are connected in reverse series and are inserted between the XY terminals. The third diode Di3 and the fourth diode Di4 are connected in reverse series with different polarities from the first diode Di1 and the second diode Di2, and the first diode Di1 and the second diode Di2 are reversed between the XY terminals. It is connected in parallel to the series-connected diode array. Focusing on the connection form of the first diode to the fourth diode, it is similar to a diode bridge used in a so-called rectifier circuit. In this sense, the bidirectional switch of this connection form is called a bridge type.

ここで、以下の説明を容易とするため、回路素子の接続点を節点(Node)と称するものとする。すなわち、X端子と第1ダイオードDi1と第3ダイオードDi3との接続点をN1節点、第2ダイオードDi2と第4ダイオードDi4とY端子との接続点をN2節点、第1ダイオードDi1と第2ダイオードDi2との接続点をN12節点、第3ダイオードDi3と第4ダイオードDi4との接続点を節点N34と称する。   Here, in order to facilitate the following description, a connection point of circuit elements is referred to as a node. That is, the connection point between the X terminal, the first diode Di1, and the third diode Di3 is the node N1, the connection point between the second diode Di2, the fourth diode Di4, and the Y terminal is the node N2, and the first diode Di1 and the second diode. A connection point with Di2 is referred to as a node N12, and a connection point between the third diode Di3 and the fourth diode Di4 is referred to as a node N34.

スイッチSW1は、上記のように定義した節点N12と節点N34との間に接続され、半導体スイッチQ1で構成されている。ここでは、半導体スイッチQ1として縦型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を用いる。そして、半導体スイッチQ1のドレインは節点N12に接続され、ソースは節点N34に接続されている。なお、MOSFETの場合、ソースとドレイン間に、ドレイン側に向かう寄生ダイオードDi5が形成されている。半導体スイッチQ1のソースとゲートは、半導体スイッチQ1を制御するために、外部に引き出され、それぞれ、Z端子,I端子に接続されている。なお、半導体スイッチQ1として、MOSFETに代えてIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やバイポーラトランジスタを用いてもよい。   The switch SW1 is connected between the node N12 and the node N34 defined as described above, and includes a semiconductor switch Q1. Here, a vertical MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is used as the semiconductor switch Q1. The drain of the semiconductor switch Q1 is connected to the node N12, and the source is connected to the node N34. In the case of a MOSFET, a parasitic diode Di5 directed to the drain side is formed between the source and the drain. The source and gate of the semiconductor switch Q1 are pulled out to control the semiconductor switch Q1, and are connected to the Z terminal and the I terminal, respectively. As the semiconductor switch Q1, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a bipolar transistor may be used instead of the MOSFET.

ブリッジ型双方向スイッチの動作は、公知なので、その動作概要について簡単に説明するに留める。   Since the operation of the bridge type bidirectional switch is well-known, only an outline of the operation will be described.

X→Y端子側に電流を流す場合は、I−Z端子間にスイッチ駆動信号を与えて半導体スイッチQ1をオンする。すると、電流がX端子側から第1ダイオードDi1→半導体スイッチQ1→第4ダイオードDi4と流れ、Y端子から出力される。逆に、Y→X端子側に電流を流す場合は、電流がY端子側から第2ダイオードDi2→半導体スイッチQ1→第3ダイオードDi3と流れ、X端子から出力される。このようにして、双方向にスイッチ作用を行う。   When a current is passed from the X → Y terminal side, a switch drive signal is applied between the I and Z terminals to turn on the semiconductor switch Q1. Then, a current flows from the X terminal side in the order of the first diode Di1 → the semiconductor switch Q1 → the fourth diode Di4, and is output from the Y terminal. Conversely, when a current is passed from the Y to the X terminal, the current flows from the Y terminal to the second diode Di2 → the semiconductor switch Q1 → the third diode Di3 and is output from the X terminal. In this way, the switching action is performed in both directions.

次に、本実施例の要部を説明する前に、熱拡散板である金属ベース板に直接半導体素子を載置する場合における半導体素子の接合電極について、図2を用いて説明する。   Next, before explaining the main part of the present embodiment, a junction electrode of a semiconductor element when a semiconductor element is directly placed on a metal base plate which is a heat diffusion plate will be described with reference to FIG.

図2〜4は、ブリッジ型双方向スイッチを構成する半導体素子の模式断面構成図である。図2はダイオードの構成図、図3はMOSFETの構成図、図4はIGBTの構成図である。なお、これらの半導体素子の動作原理は周知であり、その説明を省略する。   2 to 4 are schematic cross-sectional configuration diagrams of semiconductor elements constituting the bridge type bidirectional switch. 2 is a configuration diagram of a diode, FIG. 3 is a configuration diagram of a MOSFET, and FIG. 4 is a configuration diagram of an IGBT. The operating principle of these semiconductor elements is well known and will not be described.

図2〜4から明らかなように、ダイオードのカソード電極Kはダイオードチップの一方の端面の全面に形成され、アノード電極Aは他方の端面に局部的に形成されている。また、MOSFETのドレイン電極Dはチップの一方の端面の全面に形成され、ソース電極Sとゲート電極Gは他方の端面に局部的に形成されている。また、同様に、IGBTのコレクタ電極Cはチップの一方の端面の全面に形成され、エミッタ電極Eとゲート電極Gは他方の端面に局部的に形成されている。そこで、一般に、金属ベース板とダイオードとの接合をカソード電極K面で行い、金属ベース板とMOSFETとの接合をドレイン電極D面で行っている。IGBTの場合は、コレクタ電極C面で行っている。以下、説明の都合上、これらの半導体素子における金属ベース板と接合する電極を「接合電極」と称するものとする。つまり、金属ベース板との接合電極を、ダイオードではカソード電極K、MOSFETではドレイン電極D、IGBTではコレクタ電極Cとする。   As is apparent from FIGS. 2 to 4, the cathode electrode K of the diode is formed on the entire surface of one end surface of the diode chip, and the anode electrode A is locally formed on the other end surface. Further, the drain electrode D of the MOSFET is formed on the entire surface of one end face of the chip, and the source electrode S and the gate electrode G are locally formed on the other end face. Similarly, the collector electrode C of the IGBT is formed on the entire surface of one end surface of the chip, and the emitter electrode E and the gate electrode G are locally formed on the other end surface. Therefore, in general, the metal base plate and the diode are joined on the cathode electrode K surface, and the metal base plate and the MOSFET are joined on the drain electrode D surface. In the case of IGBT, it is performed on the collector electrode C surface. Hereinafter, for convenience of description, an electrode bonded to a metal base plate in these semiconductor elements is referred to as a “bonding electrode”. That is, the junction electrode with the metal base plate is the cathode electrode K for the diode, the drain electrode D for the MOSFET, and the collector electrode C for the IGBT.

次に、熱拡散板である金属板の枚数について説明する。ところで、絶縁基板を用いず、半導体素子を金属ベース板に直接載置するモジュール化を考えれば、金属ベース板は、載置する半導体素子の接合電極(例えばカソード電極K,ドレイン電極D,コレクタ電極C)が持つ電位を有することになる。そのため、半導体素子の接合電極が持つ電位が異なれば、異なる電位数の金属ベース板が必要となる。従って、半導体素子と金属ベース板を単に1対1に対応させるとすると、図1から明らかなように、ブリッジ型双方向スイッチでは、半導体素子数がダイオード4個と半導体スイッチ1個の計5個なので、5枚の金属ベース板が必要となる。   Next, the number of metal plates that are heat diffusion plates will be described. By the way, when considering modularization in which a semiconductor element is directly mounted on a metal base plate without using an insulating substrate, the metal base plate is a junction electrode (for example, cathode electrode K, drain electrode D, collector electrode) of the semiconductor element to be mounted. C) has the potential. Therefore, if the potential of the junction electrode of the semiconductor element is different, a metal base plate having a different number of potentials is required. Therefore, assuming that the semiconductor elements and the metal base plate are merely in one-to-one correspondence, as is apparent from FIG. 1, in the bridge type bidirectional switch, the number of semiconductor elements is four, that is, four diodes and one semiconductor switch. Therefore, 5 metal base plates are required.

そこで、本発明者らは金属ベース板を少なくすることを考え、次に述べる回路的特徴を用いて、金属ベース板の枚数を低減した。   Therefore, the present inventors considered reducing the number of metal base plates, and reduced the number of metal base plates by using the following circuit characteristics.

すなわち、ブリッジ型双方向スイッチの節点N12に着目すると、節点N12に接続される第1ダイオードDi1と第2ダイオードDi2のカソード電極(接合電極)は共に節点N12側である。また、節点N12に接続される半導体スイッチQ1のドレイン電極(接合電極)も節点N12側である。つまり、一つの節点(ここでは節点N12)に接続される複数の半導体素子(ここでは第1ダイオードDi1,第2ダイオードDi2および半導体スイッチQ1)がその接合電極を介して前記節点に接続される場合、各半導体素子の接合電極を介して、一の金属ベース板上に載置することが可能である(詳細は図5で後述する)。これにより、金属ベース板の枚数を3枚にすることが可能(換言すれば、金属ベース板枚数の最適化が可能)となり、絶縁基板を用いないことに加えて、更なるコストダウンを図ることができる。   That is, paying attention to the node N12 of the bridge type bidirectional switch, the cathode electrodes (junction electrodes) of the first diode Di1 and the second diode Di2 connected to the node N12 are both on the node N12 side. The drain electrode (junction electrode) of the semiconductor switch Q1 connected to the node N12 is also on the node N12 side. That is, a plurality of semiconductor elements (here, the first diode Di1, the second diode Di2, and the semiconductor switch Q1) connected to one node (here, the node N12) are connected to the node via the junction electrodes. It can be mounted on one metal base plate via the junction electrode of each semiconductor element (details will be described later in FIG. 5). As a result, the number of metal base plates can be reduced to three (in other words, the number of metal base plates can be optimized), and in addition to not using an insulating substrate, the cost can be further reduced. Can do.

次に、本発明による実施例1の要部について説明する。   Next, the main part of Example 1 according to the present invention will be described.

図5は、実施例1によるブリッジ型双方向スイッチモジュールの要部構成図である。図5では、複数の金属ベース板上に半導体素子が載置されたブリッジ型双方向スイッチモジュールを、封止樹脂を省略して、半導体素子側から見ている。また、半導体スイッチとして、ここではMOSFETを用いている。勿論、MOSFETに代えてIGBTやバイポーラトランジスタを用いてもよい。   FIG. 5 is a configuration diagram of a main part of the bridge-type bidirectional switch module according to the first embodiment. In FIG. 5, the bridge type bidirectional switch module in which the semiconductor elements are placed on the plurality of metal base plates is viewed from the semiconductor element side with the sealing resin omitted. In addition, a MOSFET is used here as the semiconductor switch. Of course, IGBTs or bipolar transistors may be used instead of MOSFETs.

図5のブリッジ型双方向スイッチモジュールにおいて、金属ベース板は、節点N1側を接合電極とする半導体素子を載置して、節点N1に対応した電位を有する第1金属ベース板101と、節点N2側を接合電極とする半導体素子を載置して、節点N2に対応した電位を有する第2金属ベース板102と、節点N12側を接合電極とする半導体素子を載置して、節点N12に対応した電位を有する第3金属ベース板112とからなる。なお、節点34には、節点34側を接合電極とする半導体素子が接続されていないため、節点34に対応した電位を有する金属ベース板は存在しない。   In the bridge-type bidirectional switch module of FIG. 5, the metal base plate has a first metal base plate 101 having a potential corresponding to the node N1, on which a semiconductor element having a junction electrode on the node N1 side is mounted, and the node N2. A semiconductor element having a junction electrode on the side is mounted, and a second metal base plate 102 having a potential corresponding to the node N2 and a semiconductor element having a junction electrode on the node N12 side are mounted to correspond to the node N12. A third metal base plate 112 having the above-described potential. Note that a semiconductor element having a junction electrode on the side of the node 34 is not connected to the node 34, and therefore there is no metal base plate having a potential corresponding to the node 34.

具体的に述べると、第1金属ベース板101には第3ダイオードDi3が載置され、第2金属ベース板102には第4ダイオードDi4が載置され、第3金属ベース板112には第1ダイオードDi1,第2ダイオードDi2および半導体スイッチQ1が載置されている。   Specifically, a third diode Di3 is placed on the first metal base plate 101, a fourth diode Di4 is placed on the second metal base plate 102, and a first diode is placed on the third metal base plate 112. A diode Di1, a second diode Di2, and a semiconductor switch Q1 are mounted.

図1から明らかなように、ブリッジ型双方向スイッチは、電流通路の端子となるX,Y端子と、半導体スイッチQ1を制御するI,Z端子とを備えている。そこで、図5に示すように、節点N1に対応した電位を有する第1金属ベース板101はチップ搭載基部から引き出されたX端子を有し、節点N2に対応した電位を有する第2金属ベース板102もチップ搭載基部から引き出されたY端子を有する。I,Z端子は、接合電極に接続されないので、I端子とZ端子となるリード端子が金属ベース板とは別にそれぞれ単独に設けられている。   As is apparent from FIG. 1, the bridge type bidirectional switch includes X and Y terminals that are terminals of a current path, and I and Z terminals that control the semiconductor switch Q1. Therefore, as shown in FIG. 5, the first metal base plate 101 having the potential corresponding to the node N1 has the X terminal drawn from the chip mounting base, and the second metal base plate having the potential corresponding to the node N2. 102 also has a Y terminal drawn from the chip mounting base. Since the I and Z terminals are not connected to the bonding electrode, the lead terminals to be the I terminal and the Z terminal are provided separately from the metal base plate.

図6は、図5における第3金属ベース板112上に搭載された第1ダイオードDi1,半導体スイッチQ1および第2ダイオードDi2の断面を模式的に示したものである。ダイオードの断面構成は図2に同じであるが、半導体スイッチは図3のMOSFET基本図とは少し異なり、ゲート(G)電極の左右にソース(S)電極を設けたものを使用している。   FIG. 6 schematically shows a cross section of the first diode Di1, the semiconductor switch Q1, and the second diode Di2 mounted on the third metal base plate 112 in FIG. The cross-sectional structure of the diode is the same as in FIG. 2, but the semiconductor switch is a little different from the basic MOSFET diagram of FIG. 3 and uses a source (S) electrode provided on the left and right of the gate (G) electrode.

次に、ブリッジ型双方向スイッチモジュールにおける配線(ワイヤリング)について説明する。半導体素子の接合電極は対応する金属ベース板に接合されて接続されているので、主として、非接合電極の配線接続について説明する。   Next, wiring (wiring) in the bridge type bidirectional switch module will be described. Since the junction electrode of the semiconductor element is joined and connected to the corresponding metal base plate, the wiring connection of the non-joint electrode will be mainly described.

図5において、第3金属ベース板112上の第1ダイオードDi1のA(アノード)電極は、節点N1に対応した第1金属ベース板101に金属細線(ワイヤ)130で例えば圧着法(ボンディングあるいはバンプによる接続)を用いて接続されている。また、第3金属ベース板112上の第2ダイオードDi2のA電極は、節点N2に対応した第2金属ベース板102に金属細線130で接続されている。第3金属ベース板112上の半導体スイッチQ1の一方のソース(S)電極は、第1金属ベース板101上の第3ダイオードDi3のA電極に金属細線130で接続され、他方のS電極は、第2金属ベース板102上の第4ダイオードDi4のA電極に金属細線130で接続されると共に、Z端子に接続されている。また、半導体スイッチQ1のゲート(G)電極はI端子に金属細線130で接続されている。   In FIG. 5, the A (anode) electrode of the first diode Di1 on the third metal base plate 112 is, for example, bonded to the first metal base plate 101 corresponding to the node N1 by a metal thin wire (wire) 130 (bonding or bumping). Connected using The A electrode of the second diode Di2 on the third metal base plate 112 is connected to the second metal base plate 102 corresponding to the node N2 by a thin metal wire 130. One source (S) electrode of the semiconductor switch Q1 on the third metal base plate 112 is connected to the A electrode of the third diode Di3 on the first metal base plate 101 by a metal thin wire 130, and the other S electrode is The thin metal wire 130 is connected to the A electrode of the fourth diode Di4 on the second metal base plate 102, and is also connected to the Z terminal. The gate (G) electrode of the semiconductor switch Q1 is connected to the I terminal by a thin metal wire 130.

以上述べた接続により、図1に示すブリッジ型双方向スイッチの回路が構成されることになる。複数の半導体素子間をワイヤリングした後、図示しない熱伝導のよい樹脂で封止してブリッジ型双方向スイッチモジュールが出来上がる。   By the connection described above, the bridge type bidirectional switch circuit shown in FIG. 1 is configured. After wiring between a plurality of semiconductor elements, a bridge type bidirectional switch module is completed by sealing with a resin having good thermal conductivity (not shown).

なお、金属ベース板の半導体素子搭載面とは逆側の面は、放熱フィンに取り付ける際の接触面となるので、この面上に薄く絶縁膜を形成しておく場合もある。そのため、ブリッジ型双方向スイッチモジュールを樹脂で封止する際、半導体素子搭載面側のみならず、放熱フィン装着側面側を薄く覆うようにする構造としてもよいことはいうまでない。勿論、樹脂による絶縁膜の厚さは、金属ベース板の電位と、熱伝導を考慮して、所定の厚さに設定する。   Since the surface of the metal base plate opposite to the semiconductor element mounting surface is a contact surface when attached to the heat radiating fin, a thin insulating film may be formed on this surface. For this reason, when sealing the bridge type bidirectional switch module with resin, it is needless to say that not only the semiconductor element mounting surface side but also the radiation fin mounting side surface side may be covered thinly. Of course, the thickness of the insulating film made of resin is set to a predetermined thickness in consideration of the potential of the metal base plate and heat conduction.

図7は、図5に示すブリッジ型双方向スイッチモジュールの変形例である。本変形例は、ブリッジ型双方向スイッチモジュールを所謂TO3P類似の半導体パッケージに封じた点と、半導体スイッチQ1を図3のMOSFET基本図と同じとした点のみで実施例1と異なる。その他は実施例1に同じあり、その詳細な説明を省略する。   FIG. 7 is a modification of the bridge type bidirectional switch module shown in FIG. This modification is different from the first embodiment only in that the bridge type bidirectional switch module is sealed in a so-called TO3P-like semiconductor package, and the semiconductor switch Q1 is the same as the basic MOSFET diagram of FIG. Others are the same as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

以上述べたように、本実施例では、半導体素子チップを搭載する配線パターンが形成された高価な絶縁基板を用いず、一つの所定の回路(本実施例ではブリッジ型双方向スイッチの回路)を構成する各節点(本実施例では節点N1,N2,N12)に接続される同一電位の接合電極(例えば、K電極,D電極,C電極)を持つ半導体素子を前記節点毎にそれぞれ対応した金属ベース板上に直接載置して、一つの所定の回路を実現する半導体モジュール(本実施例ではブリッジ型双方向スイッチモジュール)を構成する。従って、半導体モジュールのコストダウンを図ることができる。また、金属ベース板の枚数を最適化することができる。   As described above, in this embodiment, a predetermined circuit (in this embodiment, a circuit of a bridge type bidirectional switch) is used without using an expensive insulating substrate on which a wiring pattern for mounting a semiconductor element chip is formed. Metal elements corresponding to semiconductor elements each having a junction electrode (for example, K electrode, D electrode, C electrode) of the same potential connected to each node (nodes N1, N2, N12 in the present embodiment) constituting each node. A semiconductor module (in this embodiment, a bridge type bidirectional switch module) that is mounted directly on the base plate to realize one predetermined circuit is configured. Therefore, the cost of the semiconductor module can be reduced. In addition, the number of metal base plates can be optimized.

なお、本実施例では、最も消費電力が大きい半導体スイッチQ1を搭載する第3金属ベース板112には、半導体モジュール(本実施例ではブリッジ型双方向スイッチモジュール)を例えば放熱フィン(図示せず)に取り付ける際に用いる取り付け用の穴140が設けてある。この穴は、放熱フィンへの熱伝導を効果的にするため、搭載された半導体素子配置の略中央部近傍に設けられるのが好ましい。勿論、これに限定されるものではなく、取り付け用の穴を半導体ジュールの例えば4隅に設けるようにしてもよい。この場合、取り付け用の穴は、必ずしも金属ベース板に設ける必要はない。   In this embodiment, a semiconductor module (bridge type bidirectional switch module in this embodiment) is used as the third metal base plate 112 on which the semiconductor switch Q1 having the largest power consumption is mounted, for example, a heat radiating fin (not shown). A mounting hole 140 is provided for use when mounting to the head. This hole is preferably provided in the vicinity of the substantially central portion of the mounted semiconductor element arrangement in order to effectively conduct heat to the radiating fin. Of course, the present invention is not limited to this, and mounting holes may be provided, for example, at the four corners of the semiconductor module. In this case, the mounting holes are not necessarily provided in the metal base plate.

実施例1では、双方向スイッチの一形態であるブリッジ型双方向スイッチについて、本
発明を適用した一例を示したが、これに限定されるものでない。
In the first embodiment, an example in which the present invention is applied to a bridge-type bidirectional switch that is one form of the bidirectional switch is shown, but the present invention is not limited to this.

次に、第2の実施例の半導体モジュールとして、プラズマディスプレイ装置における維持放電駆動回路(以下、「サステイン回路」と称する)の出力段に、本発明を適用した場合について説明する。   Next, a case where the present invention is applied to an output stage of a sustain discharge driving circuit (hereinafter referred to as “sustain circuit”) in a plasma display device as a semiconductor module of a second embodiment will be described.

まず、第2の実施例に係わるサステイン回路における出力段の回路について説明する。   First, the circuit of the output stage in the sustain circuit according to the second embodiment will be described.

図8は、本実施例に係わるサステイン回路における出力段の回路である。なお、サステイン出力回路の動作は、公知であり、また、本発明の要旨にも関係しないので、その詳細説明を省略する。   FIG. 8 is a circuit of the output stage in the sustain circuit according to the present embodiment. Note that the operation of the sustain output circuit is well known and is not related to the gist of the present invention, and therefore detailed description thereof is omitted.

図8において、サステイン回路における出力段の回路(以下、「サステイン出力回路」と省略する)は、例えば特開2005−266081号公報に記載の如く、第1の電源(ここでは、サステイン電源Vs)に接続される半導体スイッチQ41と、第2の電源(ここでは基準電位としてのグラウンド:以下、「GND」と記す)に接続される半導体スイッチQ42と、半導体スイッチQ41と半導体スイッチQ42との間に直列に接続されるダイオードDuとダイオードDdとを含んでなる。ダイオードDuとダイオードDdとの接続点Outがサステイン出力回路の出力であり、図示しないPDPの例えば走査電極あるいは維持電極に接続される。なお、ダイオードDu,ダイオードDdは、それぞれ半導体スイッチQ41,Q42の耐電圧防止機能を有する。   In FIG. 8, an output stage circuit in the sustain circuit (hereinafter abbreviated as “sustain output circuit”) is a first power supply (here, a sustain power supply Vs) as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-266081, for example. Between the semiconductor switch Q41 connected to the semiconductor switch Q41, the semiconductor switch Q42 connected to a second power source (ground as a reference potential: hereinafter referred to as “GND”), and between the semiconductor switch Q41 and the semiconductor switch Q42 It comprises a diode Du and a diode Dd connected in series. A connection point Out between the diode Du and the diode Dd is an output of the sustain output circuit, and is connected to, for example, a scan electrode or a sustain electrode of a PDP (not shown). The diode Du and the diode Dd have a withstand voltage preventing function for the semiconductor switches Q41 and Q42, respectively.

サステイン出力回路は、図8から明らかなように、サステイン電源Vsと半導体スイッチQ41のD電極(引き出されたD電極端子を符号D41で示す)との節点N41と、半導体スイッチQ41のS電極とダイオードDuのA電極との節点N42と、ダイオードDuのK電極とダイオードDdのA電極との節点N43(出力端子Outでもある)と、ダイオードDdのK電極と半導体スイッチQ42のD電極との節点N44と、半導体スイッチQ42のS電極(引き出されたS電極端子を符号S42で示す)とGNDとの節点N45とを有する。なお、符号G41は半導体スイッチQ41のG電極から引き出されたゲート端子、符号G42は半導体スイッチQ42のG電極から引き出されたゲート端子である。 Sustain output circuit, as is apparent from FIG. 8, a node N41 between the D electrode of the sustain power source Vs and the semiconductor switches Q41 (showing a pulled-out D electrode terminals by symbol D 41), and the S electrode of the semiconductor switches Q41 A node N42 between the A electrode of the diode Du, a node N43 (also an output terminal Out) between the K electrode of the diode Du and the A electrode of the diode Dd, and a node between the K electrode of the diode Dd and the D electrode of the semiconductor switch Q42 It has a N44, and S electrode of the semiconductor switch Q42 (indicating the S electrode terminals drawn out by the symbol S 42) and a node N45 and GND. Reference numeral G 41 denotes a gate terminal, reference numeral G 42 drawn from the G electrode of the semiconductor switch Q41 is a gate terminal drawn from the G electrode of the semiconductor switch Q42.

ここで、本発明を適用するため、これらの節点N41乃至N45の内、接合電極を有する節点を考える。すると、半導体スイッチQ41のD電極を有する節点N41と、ダイオードDuのK電極を有する節点N43と、ダイオードDdのK電極を有すると共に半導体スイッチQ42のD電極を有する節点N44との3節点を見出すことができる。すなわち、金属ベース板の枚数は3枚となる。   Here, in order to apply the present invention, a node having a junction electrode among these nodes N41 to N45 is considered. Then, the node N41 having the D electrode of the semiconductor switch Q41, the node N43 having the K electrode of the diode Du, and the node N44 having the K electrode of the diode Dd and having the D electrode of the semiconductor switch Q42 are found. Can do. That is, the number of metal base plates is three.

図9は、実施例2によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図である。図9では、複数の金属ベース板上に半導体素子が載置されたサステイン出力回路モジュールを、封止樹脂を省略して、半導体素子側から見ている。また、半導体スイッチとして、ここではMOSFETを用いている。勿論、MOSFETに代えてIGBTやバイポーラトランジスタを用いてもよい。   FIG. 9 is a configuration diagram of a main part of the sustain output circuit module according to the second embodiment. In FIG. 9, the sustain output circuit module in which the semiconductor elements are mounted on the plurality of metal base plates is viewed from the semiconductor element side with the sealing resin omitted. In addition, a MOSFET is used here as the semiconductor switch. Of course, IGBTs or bipolar transistors may be used instead of MOSFETs.

図9のサステイン出力回路スイッチモジュールにおいて、金属ベース板は、節点N41側を接合電極とする半導体素子を載置して、節点N41に対応した電位を有する第1金属ベース板141と、節点N43側を接合電極とする半導体素子を載置して、節点N43に対応した電位を有する第2金属ベース板143と、節点N44側を接合電極とする半導体素子を載置して、節点N44に対応した電位を有する第3金属ベース板144とからなる。なお、節点42と節点45には、各節点側を接合電極とする半導体素子が接続されていないため、金属ベース板は存在しない。   In the sustain output circuit switch module of FIG. 9, the metal base plate has a first metal base plate 141 having a potential corresponding to the node N41 and a node N43 side on which a semiconductor element having a junction electrode on the node N41 side is placed. The second metal base plate 143 having a potential corresponding to the node N43 and the semiconductor element having the junction electrode on the node N44 side are mounted to correspond to the node N44. It consists of a third metal base plate 144 having a potential. Note that a metal base plate does not exist at the node 42 and the node 45 because a semiconductor element having a junction electrode on each node side is not connected.

具体的に述べると、第1金属ベース板141には半導体スイッチQ41が載置され、第2金属ベース板143にはダイオードDuが載置され、第3金属ベース板144にはダイオードDdおよび半導体スイッチQ42が載置されている。   Specifically, the semiconductor switch Q41 is mounted on the first metal base plate 141, the diode Du is mounted on the second metal base plate 143, and the diode Dd and the semiconductor switch are mounted on the third metal base plate 144. Q42 is placed.

図8から明らかなように、サステイン出力回路は、サステイン電源Vsに接続されるD41端子と、GNDに接続されるS42端子と、半導体スイッチQ41を制御するG41端子と、半導体スイッチQ42を制御するG42端子と、出力端子Outとを備えている。そこで、図9に示すように、節点N41に対応した電位を有する第1金属ベース板141はチップ搭載基部から引き出されたD41端子を有し、節点N43に対応した電位を有する第2金属ベース板143もチップ搭載基部から引き出されたOut端子を有する。G41,G42,S42端子は、接合電極に接続されないので、G41端子,G42端子,S42端子となるリード端子が金属ベース板とは別にそれぞれ単独に設けられている。 As is apparent from FIG. 8, the sustain output circuit includes a D 41 terminal connected to the sustain power source Vs, an S 42 terminal connected to GND, a G 41 terminal that controls the semiconductor switch Q 41, and a semiconductor switch Q 42. A G42 terminal to be controlled and an output terminal Out are provided. Therefore, as shown in FIG. 9, the first metal base plate 141 having the potential corresponding to the node N41 has a D 41 terminal extended from the chip mounting base, a second metal base having a potential corresponding to the node N43 The plate 143 also has an Out terminal drawn from the chip mounting base. Since the G 41 , G 42 , and S 42 terminals are not connected to the bonding electrodes, the lead terminals that become the G 41 terminal, the G 42 terminal, and the S 42 terminal are provided separately from the metal base plate.

次に、サステイン出力回路モジュールにおける配線(ワイヤリング)について説明する。半導体素子の接合電極は対応する金属ベース板に接合されて接続されているので、主として、非接合電極間の配線接続について説明する。   Next, wiring (wiring) in the sustain output circuit module will be described. Since the junction electrode of the semiconductor element is joined and connected to the corresponding metal base plate, the wiring connection between the non-joint electrodes will be mainly described.

図9において、第1金属ベース板141の半導体スイッチQ41のS電極は、節点N43に対応した第2金属ベース板143のダイオードDuのA電極に金属細線130で接続されている。また、半導体スイッチQ41のG電極はG41端子に金属細線130で接続されている。 In FIG. 9, the S electrode of the semiconductor switch Q41 of the first metal base plate 141 is connected to the A electrode of the diode Du of the second metal base plate 143 corresponding to the node N43 by a thin metal wire 130. Also, G electrode of the semiconductor switch Q41 is connected by a metal thin wire 130 to G 41 terminal.

第3金属ベース板144上のダイオードDdのA電極は、節点N43に対応した第2金属ベース板143に金属細線(ワイヤ)130で接続されている。また、第3金属ベース板144上の半導体スイッチQ42のS電極はS42端子に、そして、G電極はG42端子に金属細線130で接続されている。 The A electrode of the diode Dd on the third metal base plate 144 is connected to the second metal base plate 143 corresponding to the node N43 by a thin metal wire (wire) 130. Further, S electrode of the semiconductor switch Q42 on the third metal base plate 144 in S 42 terminal, and, G electrode is connected by a metal thin wire 130 to G 42 terminal.

以上述べた接続により、図8に示すサステイン出力回路が構成されることになる。上記したワイヤリングの後、図示しない熱伝導のよい樹脂で封止してサステイン出力回路モジュールが出来上がる。   The connection described above forms the sustain output circuit shown in FIG. After the above-described wiring, a sustain output circuit module is completed by sealing with a resin having a good thermal conductivity (not shown).

以上述べたように、本実施例においても、半導体素子チップを搭載する配線パターンが形成された高価な絶縁基板を用いず、一つの所定の回路(本実施例ではサステイン出力回路)を構成する各節点(本実施例では節点N41,N43,N44)に接続される同一電位の接合電極(例えば、K電極,D電極,C電極)を持つ半導体素子を前記節点毎にそれぞれ対応した金属ベース板上に直接載置して、一つの所定の回路を実現する半導体モジュール(本実施例ではサステイン出力回路モジュール)を構成する。従って、半導体モジュールのコストダウンを図ることができる。また、金属ベース板の枚数を最適化することができる。   As described above, also in this embodiment, each of the components constituting one predetermined circuit (in this embodiment, a sustain output circuit) without using an expensive insulating substrate on which a wiring pattern for mounting a semiconductor element chip is formed. Semiconductor elements having junction electrodes (for example, K electrode, D electrode, C electrode) of the same potential connected to the nodes (nodes N41, N43, N44 in this embodiment) on the metal base plate corresponding to each of the nodes. A semiconductor module (in this embodiment, a sustain output circuit module) that realizes one predetermined circuit is configured directly. Therefore, the cost of the semiconductor module can be reduced. In addition, the number of metal base plates can be optimized.

実施例2のサステイン出力回路において、出力端子Outを挟む2つのダイオードDu,Ddは、それぞれ半導体スイッチQ41,Q42の耐電圧防止機能を有するものである。これらのダイオードの有無は、サステイン回路と組み合せて用いられる図示しない電力回収回路の回路構成に左右され、その回路構成によっては、2つのダイオードの内、一方のダイオードが不要となる場合もある。そこで、下側のダイオードDdが必要な場合におけるサステイン出力回路のモジュール化(実施例3)について、以下述べる。   In the sustain output circuit of the second embodiment, the two diodes Du and Dd sandwiching the output terminal Out have a withstand voltage preventing function for the semiconductor switches Q41 and Q42, respectively. The presence or absence of these diodes depends on the circuit configuration of a power recovery circuit (not shown) used in combination with the sustain circuit, and depending on the circuit configuration, one of the two diodes may be unnecessary. Thus, the modularization of the sustain output circuit (third embodiment) when the lower diode Dd is required will be described below.

実施例3では、実施例2とは異なり、半導体スイッチとしてIGBTを用いるが、これに限定されるものではなく、MOSFETやバイポーラトランジスタを用いてもよい。   In the third embodiment, unlike the second embodiment, the IGBT is used as the semiconductor switch. However, the present invention is not limited to this, and a MOSFET or a bipolar transistor may be used.

図10は、本実施例に係わるサステイン出力回路である。本サステイン出力回路は、実施例2に係わるサステイン出力回路からダイオードDuを削除したものに同じである。但し、半導体スイッチとしてIGBTを用いるため、MOSFETの場合には不要であったダイオードが半導体スイッチに逆並列接続される。   FIG. 10 shows a sustain output circuit according to this embodiment. This sustain output circuit is the same as the sustain output circuit according to the second embodiment except that the diode Du is omitted. However, since an IGBT is used as a semiconductor switch, a diode that is not necessary in the case of a MOSFET is connected in reverse parallel to the semiconductor switch.

図10において、サステイン出力回路は、サステイン電源Vsに接続される半導体スイッチQ51と、基準電位としてのGNDに接続される半導体スイッチQ52と、半導体スイッチQ51と半導体スイッチQ52との間に接続されるダイオードDdと、半導体スイッチQ51,Q52に逆極性で並列に接続(以下、「逆並列接続」という)されるダイオードDi51,Di52とを含んでなる。本実施例では、半導体スイッチQ51のエミッタ(E)とダイオードDdとの接続点Outがサステイン出力回路の出力となる。   In FIG. 10, the sustain output circuit includes a semiconductor switch Q51 connected to the sustain power source Vs, a semiconductor switch Q52 connected to GND as a reference potential, and a diode connected between the semiconductor switch Q51 and the semiconductor switch Q52. Dd and diodes Di51 and Di52 connected in parallel to semiconductor switches Q51 and Q52 with a reverse polarity (hereinafter referred to as “reverse parallel connection”). In this embodiment, the connection point Out between the emitter (E) of the semiconductor switch Q51 and the diode Dd is the output of the sustain output circuit.

サステイン出力回路は、図10から明らかなように、サステイン電源Vsと半導体スイッチQ51のコレクタ電極(C電極:引き出されたC電極端子を符号C51で示す)とダイオードDi51との節点N51と、半導体スイッチQ51のエミッタ電極(E電極)とダイオードDdのA電極との節点N52(出力端子Outでもある)と、ダイオードDdのK電極と半導体スイッチQ52のC電極とダイオードDi52との節点N53と、半導体スイッチQ52のE電極(引き出されたE電極端子を符号E52で示す)とGNDとの節点N54とを有する。なお、符号符号G51は半導体スイッチQ51のG電極から引き出されたゲート端子、符号G52は半導体スイッチQ52のG電極から引き出されたゲート端子である。 Sustain output circuit, as is apparent from FIG. 10, the sustain power source Vs and the collector electrode of the semiconductor switch Q51: and (C electrode shows the C electrode terminals drawn out by the symbol C 51) and a node N51 between the diode Di51, semiconductor A node N52 (also an output terminal Out) between the emitter electrode (E electrode) of the switch Q51 and the A electrode of the diode Dd, a K electrode of the diode Dd, a node N53 between the C electrode of the semiconductor switch Q52 and the diode Di52, a semiconductor and a node N54 between the GND and the E electrode of the switch Q52 (showing a pulled-out E electrode terminals by symbol E 52). Incidentally, reference numerals G 51 denotes a gate terminal, reference numeral G 52 drawn from the G electrode of the semiconductor switch Q51 is a gate terminal drawn from the G electrode of the semiconductor switch Q52.

ここで、本発明を適用するため、これらの節点N51乃至N54の内、接合電極を有する節点を考える。すると、半導体スイッチQ51のC電極を有すると共にダイオードDi51のK電極を有するN51と、ダイオードDd,Di52のK電極および半導体スイッチQ52のC電極を有するN53との2節点を見出すことができる。すなわち、金属ベース板の枚数は、実施例2とは異なり、2枚となる。逆にいえば、金属ベース板を2枚とするため、上側ダイオードDuを削除できるような電力回収回路を用いることになる。   Here, in order to apply the present invention, a node having a junction electrode among these nodes N51 to N54 is considered. Then, two nodes can be found: N51 having the C electrode of the semiconductor switch Q51 and the K electrode of the diode Di51, and N53 having the K electrode of the diodes Dd and Di52 and the C electrode of the semiconductor switch Q52. That is, unlike the second embodiment, the number of metal base plates is two. Conversely, since there are two metal base plates, a power recovery circuit that can eliminate the upper diode Du is used.

図11は、実施例3によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図である。図11では、複数の金属ベース板上に半導体素子が載置されたサステイン出力回路モジュールを、封止樹脂を省略して、半導体素子側から見ている。また、半導体スイッチとして、ここではIGBTを用いている。勿論、IGBTに代えてMOSFETやバイポーラトランジスタを用いてもよい。なお、本実施例においては、モジュールパッケージとして、所謂TO3Pを用いている。   FIG. 11 is a configuration diagram of a main part of a sustain output circuit module according to the third embodiment. In FIG. 11, a sustain output circuit module in which semiconductor elements are placed on a plurality of metal base plates is viewed from the semiconductor element side with the sealing resin omitted. Here, an IGBT is used as the semiconductor switch. Of course, MOSFETs and bipolar transistors may be used instead of IGBTs. In this embodiment, so-called TO3P is used as the module package.

図11のサステイン出力回路スイッチモジュールにおいて、金属ベース板は、節点N51側を接合電極とする半導体スイッチQ51,ダイオードDi51を載置して、節点N51に対応した電位を有する第1金属ベース板151と、節点N53側を接合電極とする半導体スイッチQ52,ダイオードDi52を載置して、節点N53に対応した電位を有する第2金属ベース板153とからなる。なお、節点52と節点54には、各節点側を接合電極とする半導体素子が接続されていないため、金属ベース板は存在しない。なお、サステイン出力回路モジュールにおける配線は、実施例1乃至2の説明から明らかであり、その説明を省略する。   In the sustain output circuit switch module of FIG. 11, the metal base plate is mounted with a semiconductor switch Q51 having a junction electrode on the node N51 side and a diode Di51, and a first metal base plate 151 having a potential corresponding to the node N51. A semiconductor switch Q52 having a junction electrode on the node N53 side and a diode Di52 are mounted and a second metal base plate 153 having a potential corresponding to the node N53. In addition, since the semiconductor element which uses each node side as a joining electrode is not connected to the node 52 and the node 54, a metal base board does not exist. The wiring in the sustain output circuit module is clear from the description of the first and second embodiments, and the description thereof is omitted.

以上述べたように、本実施例においても、半導体素子チップを搭載する配線パターンが形成された高価な絶縁基板を用いず、一つの所定の回路(本実施例ではサステイン出力回路)を構成する各節点(本実施例では節点N51,N53)に接続される同一電位の接合電極(例えば、K電極,D電極,C電極)を持つ半導体素子を前記節点毎にそれぞれ対応した金属ベース板上に直接載置して、一つの所定の回路を実現する半導体モジュール(本実施例ではサステイン出力回路モジュール)を構成する。従って、半導体モジュールのコストダウンを図ることができる。また、金属ベース板の枚数を最適化することができる。   As described above, also in this embodiment, each of the components constituting one predetermined circuit (in this embodiment, a sustain output circuit) without using an expensive insulating substrate on which a wiring pattern for mounting a semiconductor element chip is formed. A semiconductor element having a junction electrode (for example, K electrode, D electrode, C electrode) of the same potential connected to a node (nodes N51 and N53 in this embodiment) is directly provided on a metal base plate corresponding to each of the nodes. A semiconductor module (a sustain output circuit module in this embodiment) that is mounted to realize one predetermined circuit is configured. Therefore, the cost of the semiconductor module can be reduced. In addition, the number of metal base plates can be optimized.

実施例3では、実施例2のサステイン出力回路において、2つのダイオードDu,Ddの内、上側のダイオードDuがなく、下側のダイオードDdがある場合におけるサステイン出力回路のモジュール化について説明した。   In the third embodiment, modularization of the sustain output circuit when the upper diode Du is not included in the two diodes Du and Dd and the lower diode Dd is present in the sustain output circuit of the second embodiment has been described.

次に、上側のダイオードDuが有り、下側のダイオードDdがない場合におけるサステイン出力回路のモジュール化(実施例4)について説明する。なお、半導体スイッチとして、実施例3と同様、IGBTを用いる。   Next, modularization of the sustain output circuit in the case where the upper diode Du is provided and the lower diode Dd is not provided (Example 4) will be described. As the semiconductor switch, an IGBT is used as in the third embodiment.

図12は、本実施例に係わるサステイン出力回路である。本サステイン出力回路は、実施例2に係わる図8のサステイン出力回路からダイオードDdを削除したものに同じである。但し、半導体スイッチとしてIGBTを用いるため、MOSFETの場合には不要であったダイオードが半導体スイッチに逆並列接続されている。   FIG. 12 shows a sustain output circuit according to this embodiment. This sustain output circuit is the same as the sustain output circuit of FIG. 8 according to the second embodiment except that the diode Dd is omitted. However, since an IGBT is used as a semiconductor switch, a diode that is not necessary in the case of a MOSFET is connected in reverse parallel to the semiconductor switch.

図12において、サステイン出力回路は、サステイン電源Vsに接続される半導体スイッチQ51と、基準電位としてのGNDに接続される半導体スイッチQ52と、半導体スイッチQ51と半導体スイッチQ52との間に接続されるダイオードDuと、半導体スイッチQ51,Q52に逆極性で並列に接続(以下、「逆並列接続」という)されるダイオードDi51,Di52とを含んでなる。本実施例では、ダイオードDuと半導体スイッチQ52のコレクタ(C)との接続点Outがサステイン出力回路の出力となる。   In FIG. 12, the sustain output circuit includes a semiconductor switch Q51 connected to the sustain power source Vs, a semiconductor switch Q52 connected to GND as a reference potential, and a diode connected between the semiconductor switch Q51 and the semiconductor switch Q52. Du and diodes Di51 and Di52 connected in parallel to semiconductor switches Q51 and Q52 with a reverse polarity (hereinafter referred to as “reverse parallel connection”). In this embodiment, the connection point Out between the diode Du and the collector (C) of the semiconductor switch Q52 is the output of the sustain output circuit.

サステイン出力回路は、図12から明らかなように、サステイン電源Vsと半導体スイッチQ51のC電極(引き出されたC電極端子を符号C51で示す)とダイオードDi51との節点N61と、半導体スイッチQ51のE電極とダイオードDuのA電極との節点N62と、ダイオードDuのK電極と半導体スイッチQ52のC電極とダイオードDi52との節点N63(出力端子Outでもある)と、半導体スイッチQ52のE電極(引き出されたE電極端子を符号E52で示す)とGNDとの節点N64とを有する。なお、符号G51は半導体スイッチQ51のG電極から引き出されたゲート端子、符号G52は半導体スイッチQ52のG電極から引き出されたゲート端子である。 Sustain output circuit, as is clear from FIG. 12, (a withdrawn C electrode terminal was indicated at C 51) C electrode of the sustain power source Vs and the semiconductor switches Q51 and node N61 and diode Di51, semiconductor switch Q51 A node N62 between the E electrode and the A electrode of the diode Du, a node N63 (also an output terminal Out) between the K electrode of the diode Du, the C electrode of the semiconductor switch Q52 and the diode Di52, and an E electrode (extracted) of the semiconductor switch Q52 and a node N64 between the GND of the E electrode terminal indicated by symbol E 52) and. Reference numeral G 51 denotes a gate terminal, reference numeral G 52 drawn from the G electrode of the semiconductor switch Q51 is a gate terminal drawn from the G electrode of the semiconductor switch Q52.

ここで、本発明を適用するため、これらの節点N61乃至N64の内、接合電極を有する節点を考える。すると、半導体スイッチQ51のC電極を有すると共にダイオードDi51のK電極を有するN61と、ダイオードDu,Di52のK電極および半導体スイッチQ52のC電極を有するN63との2節点を見出すことができる。すなわち、金属ベース板の枚数は、実施例3と同様、2枚となる。逆にいえば、金属ベース板を2枚とするため、下側ダイオードDdを削除できるような電力回収回路を用いることになる。   Here, in order to apply the present invention, a node having a junction electrode among these nodes N61 to N64 is considered. Then, two nodes can be found: N61 having the C electrode of the semiconductor switch Q51 and the K electrode of the diode Di51, and N63 having the K electrode of the diodes Du and Di52 and the C electrode of the semiconductor switch Q52. That is, the number of metal base plates is two as in the third embodiment. Conversely, since there are two metal base plates, a power recovery circuit that can delete the lower diode Dd is used.

図13は、実施例4によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図である。図13では、複数の金属ベース板上に半導体素子が載置されたサステイン出力回路モジュールを、封止樹脂を省略して、半導体素子側から見ている。また、半導体スイッチとして、ここではIGBTを用いている。勿論、IGBTに代えてMOSFETやバイポーラトランジスタを用いてもよい。なお、本実施例においては、モジュールパッケージとして、所謂TO3Pを用いている。   FIG. 13 is a configuration diagram of a main part of a sustain output circuit module according to the fourth embodiment. In FIG. 13, a sustain output circuit module in which semiconductor elements are placed on a plurality of metal base plates is viewed from the semiconductor element side with the sealing resin omitted. Here, an IGBT is used as the semiconductor switch. Of course, MOSFETs and bipolar transistors may be used instead of IGBTs. In this embodiment, so-called TO3P is used as the module package.

図13のサステイン出力回路スイッチモジュールにおいて、金属ベース板は、節点N61側を接合電極とする半導体スイッチQ51,ダイオードDi51を載置して、節点N61に対応した電位を有する第1金属ベース板161と、節点N63側を接合電極とするダイオードDu,半導体スイッチQ52,ダイオードDi52を載置して、節点N63に対応した電位を有する第2金属ベース板163とからなる。なお、節点N62と節点N64には、各節点側を接合電極とする半導体素子が接続されていないため、金属ベース板は存在しない。   In the sustain output circuit switch module of FIG. 13, the metal base plate is mounted with a semiconductor switch Q51 having a junction electrode on the node N61 side and a diode Di51, and a first metal base plate 161 having a potential corresponding to the node N61. A diode Du having a junction electrode on the node N63 side, a semiconductor switch Q52, and a diode Di52 are mounted, and the second metal base plate 163 has a potential corresponding to the node N63. In addition, since the semiconductor element which uses each node side as a joining electrode is not connected to the node N62 and the node N64, a metal base plate does not exist.

図12から明らかなように、サステイン出力回路は、サステイン電源Vsに接続されるC51端子と、GNDに接続されるE52端子と、半導体スイッチQ51を制御するG51端子と、半導体スイッチQ52を制御するG52端子と、Out端子とを備えている。その内、C51端子は接合電極を有する節点N61に接続され、Out端子は接合電極を有する節点N63に接続される。従って、図13に示すように、節点N61に対応した電位を有する第1金属ベース板161はチップ搭載基部から引き出されたC51端子を有し、また、節点N63に対応した電位を有する第2金属ベース板163はチップ搭載基部から引き出されたOut端子を有する。G51,G52,E52端子は、接合電極に接続されないので、G51端子,G52端子,E52端子となるリード端子が金属ベース板とは別にそれぞれ単独に設けられている。 As is apparent from FIG. 12, the sustain output circuit includes a C 51 terminal connected to the sustain power source Vs, an E 52 terminal connected to GND, a G 51 terminal for controlling the semiconductor switch Q51, and a semiconductor switch Q52. A G52 terminal to be controlled and an Out terminal are provided. Among them, C 51 terminal is connected to the node N61 having junction electrodes, Out terminal connected to a node N63 having junction electrodes. Accordingly, as shown in FIG. 13, the first metal base plate 161 having the potential corresponding to the node N61 has a C 51 terminal extended from the chip mounting base, also a having a potential corresponding to the node N63 2 The metal base plate 163 has an Out terminal drawn from the chip mounting base. Since the G 51 , G 52 , and E 52 terminals are not connected to the bonding electrode, the lead terminals that become the G 51 terminal, the G 52 terminal, and the E 52 terminal are provided separately from the metal base plate.

次に、サステイン出力回路モジュールにおける配線について説明する。半導体素子の接合電極は対応する金属ベース板に接合されて接続されているので、主として、非接合電極間の配線接続について説明する。   Next, wiring in the sustain output circuit module will be described. Since the junction electrode of the semiconductor element is joined and connected to the corresponding metal base plate, the wiring connection between the non-joint electrodes will be mainly described.

図13において、節点N61に対応した第1金属ベース板161には、半導体スイッチQ51およびダイオードDi51とが載置されている。また、節点N63に対応した第2金属ベース板163には、半導体スイッチQ52およびダイオードDu,Di52とが載置されている。   In FIG. 13, the semiconductor switch Q51 and the diode Di51 are mounted on the first metal base plate 161 corresponding to the node N61. A semiconductor switch Q52 and diodes Du and Di52 are mounted on the second metal base plate 163 corresponding to the node N63.

第1金属ベース板161の半導体スイッチQ51のE電極は、第2金属ベース板163のダイオードDuのA電極に金属細線130で接続されると共に、ダイオードDi51のA電極に接続されており、G電極はG51端子に金属細線130で接続されている。 The E electrode of the semiconductor switch Q51 of the first metal base plate 161 is connected to the A electrode of the diode Du of the second metal base plate 163 by the metal thin wire 130, and is connected to the A electrode of the diode Di51, and the G electrode. It is connected by a metal thin wire 130 to G 51 terminal.

第2金属ベース板163上の半導体スイッチQ52のE電極はダイオードDi52のA電極に金属細線130で接続されると共に、E52端子に金属細線130で接続されており、G電極はG52端子に金属細線130で接続されている。 With E electrode of the semiconductor switch Q52 on the second metal base plate 163 are connected by a metal thin wire 130 to the A electrode of the diode Di52, E 52 are connected by a metal thin wire 130 to the terminal, G electrode to G 52 pin They are connected by a thin metal wire 130.

以上述べた接続により、図12に示すサステイン出力回路が構成されることになる。上記したワイヤリングの後、図示しない熱伝導のよい樹脂で封止してサステイン出力回路モジュールが出来上がる。   With the connection described above, the sustain output circuit shown in FIG. 12 is configured. After the above-described wiring, a sustain output circuit module is completed by sealing with a resin having a good thermal conductivity (not shown).

次に、実施例4の変形例である実施例5について説明する。   Next, a fifth embodiment that is a modification of the fourth embodiment will be described.

図12に示すサステイン出力回路において、半導体スイッチQ51のG電極に加えられるスイッチ駆動信号(図示せず)は、一般に、Out端子の電位を仮想GND電位としている。従って、図12では半導体スイッチQ1のE電極とOut端子との間にダイオードDuがあるので、ドライブ電圧の損失が生じる。そこで、ダイオードDuをC電極側に配置し、ドライブ電圧の損失を低減したサステイン出力回路を図14に示す。ダイオードDuをC電極側に配置する本回路においても、半導体スイッチQ1の耐電圧防止機能を果たすことができる。なお、ダイオードDi51は半導体スイッチQ1の保護ダイオードである。   In the sustain output circuit shown in FIG. 12, the switch drive signal (not shown) applied to the G electrode of the semiconductor switch Q51 generally uses the potential at the Out terminal as the virtual GND potential. Therefore, in FIG. 12, since the diode Du is between the E electrode and the Out terminal of the semiconductor switch Q1, a loss of drive voltage occurs. Accordingly, FIG. 14 shows a sustain output circuit in which the diode Du is arranged on the C electrode side and the loss of the drive voltage is reduced. Even in this circuit in which the diode Du is arranged on the C electrode side, the withstand voltage prevention function of the semiconductor switch Q1 can be achieved. The diode Di51 is a protective diode for the semiconductor switch Q1.

図14は、本実施例に係わるサステイン出力回路である。但し、半導体スイッチとしてIGBTを用いるため、MOSFETの場合には不要であるダイオードが半導体スイッチに逆並列接続されている。   FIG. 14 shows a sustain output circuit according to this embodiment. However, since an IGBT is used as a semiconductor switch, a diode that is unnecessary in the case of a MOSFET is connected in reverse parallel to the semiconductor switch.

図14において、サステイン出力回路は、サステイン電源Vsと基準電位としてのGNDとの間で、サステイン電源側から順に順直列接続された、サステイン電源側がA電極であるダイオードDuと、ダイオードDu側がC電極である半導体スイッチQ51と、半導体スイッチQ51のE電極側がC電極である半導体スイッチQ52とを含んでなる。なお、半導体スイッチQ51には保護用のダイオードDi51が逆並列接続され、半導体スイッチQ52には保護用のダイオードDi52が逆並列接続されている。本実施例では、半導体スイッチQ51のエミッタ(E)と半導体スイッチQ52のコレクタ(C)との接続点Outがサステイン出力回路の出力となる。   In FIG. 14, the sustain output circuit is connected in series from the sustain power supply side between the sustain power supply Vs and GND as the reference potential in order from the sustain power supply side, the diode Du having the A electrode on the sustain power supply side and the C electrode on the diode Du side And a semiconductor switch Q52 in which the E electrode side of the semiconductor switch Q51 is a C electrode. A protective diode Di51 is connected in reverse parallel to the semiconductor switch Q51, and a protective diode Di52 is connected in reverse parallel to the semiconductor switch Q52. In this embodiment, the connection point Out between the emitter (E) of the semiconductor switch Q51 and the collector (C) of the semiconductor switch Q52 is the output of the sustain output circuit.

サステイン出力回路は、図14から明らかなように、サステイン電源VsとダイオードDuとの接続点である節点N71(これに対応するサステイン電源Vsの端子をVs端子と称する)と、ダイオードDuのK電極と半導体スイッチQ51のC電極とダイオードDi51のK電極との接続点である節点N72と、半導体スイッチQ51のE電極と半導体スイッチQ52のC電極とダイオードDi52のK電極との節点N73(出力端子Outでもある)と、半導体スイッチQ52のE電極(引き出されたE電極端子を符号E52で示す)とGNDとの節点N74とを有する。なお、符号G51は半導体スイッチQ51のG電極から引き出されたゲート端子、符号G52は半導体スイッチQ52のG電極から引き出されたゲート端子である。 As is apparent from FIG. 14, the sustain output circuit includes a node N71 (a terminal of the corresponding sustain power supply Vs is referred to as a Vs terminal) that is a connection point between the sustain power supply Vs and the diode Du, and a K electrode of the diode Du. , A node N72 that is a connection point between the C electrode of the semiconductor switch Q51 and the K electrode of the diode Di51, and a node N73 (output terminal Out) of the E electrode of the semiconductor switch Q51, the C electrode of the semiconductor switch Q52, and the K electrode of the diode Di52. But with any), and the E electrode of the semiconductor switch Q52 (showing a pulled-out E electrode terminals by symbol E 52) and a node N74 and GND. Reference numeral G 51 denotes a gate terminal, reference numeral G 52 drawn from the G electrode of the semiconductor switch Q51 is a gate terminal drawn from the G electrode of the semiconductor switch Q52.

ここで、本発明を適用するため、これらの節点N71乃至N74の内、接合電極を有する節点を考える。すると、ダイオードDu,Di51のK電極および半導体スイッチQ51のC電極を有するN72と、半導体スイッチQ52のC電極およびダイオードDi52のK電極を有するN73との2節点を見出すことができる。すなわち、金属ベース板の枚数は、実施例3と同様、2枚となる。   Here, in order to apply the present invention, a node having a junction electrode is considered among these nodes N71 to N74. Then, two nodes can be found: N72 having the K electrode of the diodes Du and Di51 and the C electrode of the semiconductor switch Q51, and N73 having the C electrode of the semiconductor switch Q52 and the K electrode of the diode Di52. That is, the number of metal base plates is two as in the third embodiment.

図15は、実施例5によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図である。図15では、複数の金属ベース板上に半導体素子が載置されたサステイン出力回路モジュールを、封止樹脂を省略して、半導体素子側から見ている。また、半導体スイッチとして、ここではIGBTを用いている。勿論、IGBTに代えてMOSFETやバイポーラトランジスタを用いてもよい。なお、本実施例においては、モジュールパッケージとして、所謂TO3Pを用いている。   FIG. 15 is a configuration diagram of a main part of a sustain output circuit module according to the fifth embodiment. In FIG. 15, a sustain output circuit module in which semiconductor elements are placed on a plurality of metal base plates is viewed from the semiconductor element side with the sealing resin omitted. Here, an IGBT is used as the semiconductor switch. Of course, MOSFETs and bipolar transistors may be used instead of IGBTs. In this embodiment, so-called TO3P is used as the module package.

図15のサステイン出力回路スイッチモジュールにおいて、金属ベース板は、節点N72側を接合電極とする半導体スイッチQ51,ダイオードDu,Di51を載置して、節点N72に対応した電位を有する第1金属ベース板172と、節点N73側を接合電極とする半導体スイッチQ52,ダイオードDi52を載置して、節点N73に対応した電位を有する第2金属ベース板173とからなる。なお、節点71と節点74には、各節点側を接合電極とする半導体素子が接続されていないため、金属ベース板は存在しない。   In the sustain output circuit switch module of FIG. 15, the metal base plate is a first metal base plate having a potential corresponding to the node N72 by mounting the semiconductor switch Q51 having the junction electrode on the node N72 side and the diodes Du and Di51. 172 and a second metal base plate 173 having a potential corresponding to the node N73 on which the semiconductor switch Q52 having the junction electrode on the node N73 side and the diode Di52 are mounted. The node 71 and the node 74 are not connected to a semiconductor element having a junction electrode on each node side, and therefore there is no metal base plate.

図14から明らかなように、サステイン出力回路は、サステイン電源Vsに接続されるVs端子と、GNDに接続されるE52端子と、半導体スイッチQ51を制御するG51端子と、半導体スイッチQ52を制御するG52端子と、Out端子とを備えている。その内、Out端子は接合電極を有する節点N73に接続される。従って、図15に示すように、節点N73に対応した電位を有する第2金属ベース板173はチップ搭載基部から引き出されたOut端子を有する。Vs,G51,G52,E52端子は、接合電極に接続されないので、Vs端子,G51端子,G52端子,E52端子となるリード端子が金属ベース板とは別にそれぞれ単独に設けられている。 As is apparent from FIG. 14, the sustain output circuit controls the Vs terminal connected to the sustain power source Vs, the E 52 terminal connected to GND, the G 51 terminal for controlling the semiconductor switch Q51, and the semiconductor switch Q52. G 52 terminal and an Out terminal are provided. Among them, the Out terminal is connected to a node N73 having a junction electrode. Accordingly, as shown in FIG. 15, the second metal base plate 173 having a potential corresponding to the node N73 has an Out terminal drawn from the chip mounting base. Since the Vs, G 51 , G 52 , and E 52 terminals are not connected to the bonding electrode, the lead terminals that become the Vs terminal, the G 51 terminal, the G 52 terminal, and the E 52 terminal are provided separately from the metal base plate. ing.

次に、サステイン出力回路モジュールにおける配線(ワイヤリング)について説明する。半導体素子の接合電極は対応する金属ベース板に接合されて接続されているので、主として、非接合電極間の配線接続について説明する。   Next, wiring (wiring) in the sustain output circuit module will be described. Since the junction electrode of the semiconductor element is joined and connected to the corresponding metal base plate, the wiring connection between the non-joint electrodes will be mainly described.

図15において、節点N72に対応した第1金属ベース板172には、半導体スイッチQ51およびダイオードDu,Di51とが載置されている。また、節点N73に対応した第2金属ベース板173には、半導体スイッチQ52およびダイオードDi52とが載置されている。   In FIG. 15, a semiconductor switch Q51 and diodes Du and Di51 are placed on the first metal base plate 172 corresponding to the node N72. A semiconductor switch Q52 and a diode Di52 are mounted on the second metal base plate 173 corresponding to the node N73.

第1金属ベース板172の半導体スイッチQ51のE電極は、第2金属ベース板173に金属細線130で接続されると共に、ダイオードDi51のA電極に接続されており、G電極はG51端子に金属細線130で接続されている。また、第1金属ベース板172のダイオードDuのA電極はVs端子に金属細線130で接続されている。 E electrodes of the semiconductor switch Q51 of the first metal base plate 172, a metal is connected by a metal thin wire 130 to the second metal base plate 173 is connected to the A electrode of the diode Di51, the G electrode G 51 pin They are connected by a thin wire 130. The A electrode of the diode Du of the first metal base plate 172 is connected to the Vs terminal by a thin metal wire 130.

第2金属ベース板173上の半導体スイッチQ52のE電極はダイオードDi52のA電極に金属細線130で接続されると共に、E52端子に金属細線130で接続されており、G電極はG52端子に金属細線130で接続されている。 With E electrode of the semiconductor switch Q52 on the second metal base plate 173 are connected by a metal thin wire 130 to the A electrode of the diode Di52, E 52 are connected by a metal thin wire 130 to the terminal, G electrode to G 52 pin They are connected by a thin metal wire 130.

以上述べた接続により、図14に示すサステイン出力回路が構成されることになる。上記したワイヤリングの後、図示しない熱伝導のよい樹脂で封止してサステイン出力回路モジュールが出来上がる。   With the connection described above, the sustain output circuit shown in FIG. 14 is configured. After the above-described wiring, a sustain output circuit module is completed by sealing with a resin having a good thermal conductivity (not shown).

次に、図8のサステイン出力回路の変形例である実施例6について説明する。   Next, a sixth embodiment which is a modification of the sustain output circuit of FIG. 8 will be described.

図8のサステイン出力回路において、実施例5で述べた理由で、上側半導体スイッチのE電極側に配置されたダイオードDuをC電極側に配置することができる。   In the sustain output circuit of FIG. 8, the diode Du disposed on the E electrode side of the upper semiconductor switch can be disposed on the C electrode side for the reason described in the fifth embodiment.

図16は、本実施例に係わるサステイン出力回路である。但し、半導体スイッチとしてIGBTを用いるため、MOSFETの場合には不要であるダイオードが半導体スイッチに逆並列接続されている。   FIG. 16 shows a sustain output circuit according to this embodiment. However, since an IGBT is used as a semiconductor switch, a diode that is unnecessary in the case of a MOSFET is connected in reverse parallel to the semiconductor switch.

図16において、サステイン出力回路は、サステイン電源Vsと基準電位としてのGNDとの間で、サステイン電源側から順に順直列接続された、サステイン電源側がA電極であるダイオードDuと、ダイオードDu側がC電極である半導体スイッチQ51と、半導体スイッチQ51のE電極側がA電極であるダイオードDdと、ダイオードDd側がC電極である半導体スイッチQ52とを含んでなる。なお、半導体スイッチQ51には保護用のダイオードDi51が逆並列接続され、半導体スイッチQ52には保護用のダイオードDi52が逆並列接続されている。本実施例では、半導体スイッチQ51のE電極とダイオードDdのA電極との接続点Outがサステイン出力回路の出力となる。   In FIG. 16, the sustain output circuit includes a diode Du having an A electrode on the sustain power supply side and a C electrode on the diode Du side, which are sequentially connected in series from the sustain power supply side between the sustain power supply Vs and the GND as the reference potential. A semiconductor switch Q51, a diode Dd in which the E electrode side of the semiconductor switch Q51 is an A electrode, and a semiconductor switch Q52 in which the diode Dd side is a C electrode. A protective diode Di51 is connected in reverse parallel to the semiconductor switch Q51, and a protective diode Di52 is connected in reverse parallel to the semiconductor switch Q52. In this embodiment, the connection point Out between the E electrode of the semiconductor switch Q51 and the A electrode of the diode Dd is the output of the sustain output circuit.

サステイン出力回路は、図16から明らかなように、サステイン電源VsとダイオードDuとの接続点である節点N81(これに対応するサステイン電源Vsの端子をVs端子と称する)と、ダイオードDuのK電極と半導体スイッチQ51のC電極とダイオードDi51のK電極との接続点である節点N82と、半導体スイッチQ51のE電極とダイオードDdのA電極との節点N83と、ダイオードDdのK電極と半導体スイッチQ52のC電極とダイオードDi52のK電極との節点N84と、半導体スイッチQ52のE電極(引き出されたE電極端子を符号E52で示す)とGNDとの節点N85とを有する。なお、符号G51は半導体スイッチQ51のG電極から引き出されたゲート端子、符号G52は半導体スイッチQ52のG電極から引き出されたゲート端子である。 As is apparent from FIG. 16, the sustain output circuit includes a node N81 (a terminal of the corresponding sustain power supply Vs is referred to as a Vs terminal) that is a connection point between the sustain power supply Vs and the diode Du, and a K electrode of the diode Du. , A node N82 which is a connection point between the C electrode of the semiconductor switch Q51 and the K electrode of the diode Di51, a node N83 between the E electrode of the semiconductor switch Q51 and the A electrode of the diode Dd, a K electrode of the diode Dd and the semiconductor switch Q52 has a node N84 between the K electrodes of the C electrode and the diode Di52, (the pulled-out E electrode terminal indicated by symbol E 52) E electrodes of the semiconductor switches Q52 and the node N85 and GND of. Reference numeral G 51 denotes a gate terminal, reference numeral G 52 drawn from the G electrode of the semiconductor switch Q51 is a gate terminal drawn from the G electrode of the semiconductor switch Q52.

ここで、本発明を適用するため、これらの節点N81乃至N85の内、接合電極を有する節点を考える。すると、ダイオードDu,Di51のK電極および半導体スイッチQ51のC電極を有するN82と、ダイオードDd,Di52のK電極および半導体スイッチQ52のC電極を有するN84との2節点を見出すことができる。すなわち、金属ベース板の枚数は、実施例2とは異なり、2枚となる。   Here, in order to apply the present invention, a node having a junction electrode among these nodes N81 to N85 is considered. Then, two nodes can be found: N82 having the K electrodes of the diodes Du and Di51 and the C electrode of the semiconductor switch Q51, and N84 having the K electrodes of the diodes Dd and Di52 and the C electrode of the semiconductor switch Q52. That is, unlike the second embodiment, the number of metal base plates is two.

図17は、実施例6によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図である。図17では、複数の金属ベース板上に半導体素子が載置されたサステイン出力回路モジュールを、封止樹脂を省略して、半導体素子側から見ている。また、半導体スイッチとして、ここではIGBTを用いている。勿論、IGBTに代えてMOSFETやバイポーラトランジスタを用いてもよい。なお、本実施例においては、モジュールパッケージとして、所謂TO3Pを用いている。   FIG. 17 is a configuration diagram of a main part of the sustain output circuit module according to the sixth embodiment. In FIG. 17, a sustain output circuit module in which semiconductor elements are mounted on a plurality of metal base plates is viewed from the semiconductor element side, with the sealing resin omitted. Here, an IGBT is used as the semiconductor switch. Of course, MOSFETs and bipolar transistors may be used instead of IGBTs. In this embodiment, so-called TO3P is used as the module package.

図17のサステイン出力回路スイッチモジュールにおいて、金属ベース板は、節点N82側を接合電極とする半導体スイッチQ51,ダイオードDu,Di51を載置して、節点N82に対応した電位を有する第1金属ベース板182と、節点N84側を接合電極とする半導体スイッチQ52,ダイオードDd,Di52を載置して、節点N84に対応した電位を有する第2金属ベース板184とからなる。なお、節点81と節点83と節点85には、各節点側を接合電極とする半導体素子が接続されていないため、金属ベース板は存在しない。   In the sustain output circuit switch module of FIG. 17, the metal base plate is a first metal base plate having a potential corresponding to the node N82 on which the semiconductor switch Q51 having the junction electrode on the node N82 side and the diodes Du and Di51 are mounted. 182 and a second metal base plate 184 having a potential corresponding to the node N84 on which the semiconductor switch Q52 having the junction electrode on the node N84 side and the diodes Dd and Di52 are mounted. In addition, since the semiconductor element which uses each node side as a joining electrode is not connected to the node 81, the node 83, and the node 85, a metal base plate does not exist.

図16から明らかなように、サステイン出力回路は、サステイン電源Vsに接続されるVs端子と、GNDに接続されるE52端子と、半導体スイッチQ51を制御するG51端子と、半導体スイッチQ52を制御するG52端子と、Out端子とを備えている。しかし、Vs,G51,G52,E52端子およびOut端子は、接合電極に接続されないので、Vs端子,G51端子,G52端子,E52端子およびOut端子となるリード端子が金属ベース板とは別にそれぞれ単独に設けられている。 As apparent from FIG. 16, the sustain output circuit controls the Vs terminal connected to the sustain power source Vs, the E 52 terminal connected to GND, the G 51 terminal for controlling the semiconductor switch Q51, and the semiconductor switch Q52. G 52 terminal and an Out terminal are provided. However, since the Vs, G 51 , G 52 , E 52 terminal, and Out terminal are not connected to the junction electrode, the lead terminals that become the Vs terminal, G 51 terminal, G 52 terminal, E 52 terminal, and Out terminal are metal base plates. Separately, they are provided separately.

次に、サステイン出力回路モジュールにおける配線(ワイヤリング)について説明する。半導体素子の接合電極は対応する金属ベース板に接合されて接続されているので、主として、非接合電極間の配線接続について説明する。   Next, wiring (wiring) in the sustain output circuit module will be described. Since the junction electrode of the semiconductor element is joined and connected to the corresponding metal base plate, the wiring connection between the non-joint electrodes will be mainly described.

図17において、節点N82に対応した第1金属ベース板182には、半導体スイッチQ51およびダイオードDu,Di51とが載置されている。また、節点N84に対応した第2金属ベース板184には、半導体スイッチQ52およびダイオードDd,Di52とが載置されている。   In FIG. 17, a semiconductor switch Q51 and diodes Du and Di51 are mounted on the first metal base plate 182 corresponding to the node N82. A semiconductor switch Q52 and diodes Dd and Di52 are placed on the second metal base plate 184 corresponding to the node N84.

第1金属ベース板182の半導体スイッチQ51のE電極は、Out端子に金属細線130で接続されると共に、ダイオードDi51のA電極に接続されており、G電極はG51端子に金属細線130で接続されている。また、第1金属ベース板172のダイオードDuのA電極はVs端子に金属細線130で接続されている。 E electrodes of the semiconductor switch Q51 of the first metal base plate 182 is connected by a metal thin wire 130. Out terminal is connected to the A electrode of the diode Di51, G electrode connected by a metal thin wire 130 to G 51 pin Has been. The A electrode of the diode Du of the first metal base plate 172 is connected to the Vs terminal by a thin metal wire 130.

第2金属ベース板174上の半導体スイッチQ52のE電極はダイオードDi52のA電極に金属細線130で接続されると共に、E52端子に金属細線130で接続されており、G電極はG52端子に金属細線130で接続されている。また、第2金属ベース板184のダイオードDdのA電極はOut端子に金属細線130で接続されている。 With E electrode of the semiconductor switch Q52 on the second metal base plate 174 are connected by a metal thin wire 130 to the A electrode of the diode Di52, E 52 are connected by a metal thin wire 130 to the terminal, G electrode to G 52 pin They are connected by a thin metal wire 130. Further, the A electrode of the diode Dd of the second metal base plate 184 is connected to the Out terminal by a metal thin wire 130.

以上述べた接続により、図16に示すサステイン出力回路が構成されることになる。上記したワイヤリングの後、図示しない熱伝導のよい樹脂で封止してサステイン出力回路モジュールが出来上がる。   With the connection described above, the sustain output circuit shown in FIG. 16 is configured. After the above-described wiring, a sustain output circuit module is completed by sealing with a resin having a good thermal conductivity (not shown).

以上述べたように、本実施例においても、半導体素子チップを搭載する配線パターンが形成された高価な絶縁基板を用いず、一つの所定の回路(本実施例ではサステイン出力回路)を構成する各節点(本実施例では節点N82,N84)に接続される同一電位の接合電極(例えば、K電極,D電極,C電極)を持つ半導体素子を前記節点毎にそれぞれ対応した金属ベース板上に直接載置して、一つの所定の回路を実現する半導体モジュール(本実施例ではサステイン出力回路モジュール)を構成する。従って、半導体モジュールのコストダウンを図ることができる。また、金属ベース板の枚数を最適化することができる。   As described above, also in this embodiment, each of the components constituting one predetermined circuit (in this embodiment, a sustain output circuit) without using an expensive insulating substrate on which a wiring pattern for mounting a semiconductor element chip is formed. A semiconductor element having a junction electrode (for example, K electrode, D electrode, C electrode) of the same potential connected to a node (nodes N82 and N84 in this embodiment) is directly provided on a metal base plate corresponding to each of the nodes. A semiconductor module (a sustain output circuit module in this embodiment) that is mounted to realize one predetermined circuit is configured. Therefore, the cost of the semiconductor module can be reduced. In addition, the number of metal base plates can be optimized.

以上述べた実施例1乃至6では、ダイオード,MOSFET,IGBT,トランジスタなどの複数個の電力用半導体チップを組み合せて構成される電力用半導体モジュールの内、電力変換装置やPDPなどに用いられるブリッジ型双方向スイッチのモジュール化や、プラズマディスプレイ装置のサステイン出力回路のモジュール化について述べたが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、種々の回路に合せて適宜変形し、用いることができる。   In the first to sixth embodiments described above, among the power semiconductor modules configured by combining a plurality of power semiconductor chips such as diodes, MOSFETs, IGBTs, and transistors, a bridge type used for a power conversion device, a PDP, and the like. Although the modularization of the bidirectional switch and the modularization of the sustain output circuit of the plasma display device have been described, the present invention is not limited to these. The present invention can be appropriately modified and used in accordance with various circuits.

実施例1に係わるブリッジ型双方向スイッチの回路図。1 is a circuit diagram of a bridge-type bidirectional switch according to Embodiment 1. FIG. 本実施例に係るブリッジ型双方向スイッチを構成するダイオードの一例。An example of the diode which comprises the bridge type bidirectional switch which concerns on a present Example. 本実施例に係るブリッジ型双方向スイッチを構成するMOSFETの一例。An example of MOSFET which comprises the bridge type bidirectional switch which concerns on a present Example. 本実施例に係るブリッジ型双方向スイッチを構成するIGBTの一例。An example of IGBT which comprises the bridge type bidirectional switch which concerns on a present Example. 実施例1によるブリッジ型双方向スイッチモジュールの要部構成図。FIG. 2 is a main part configuration diagram of a bridge-type bidirectional switch module according to the first embodiment. 図3における第3金属ベース板112上に搭載された第1ダイオードDi1,半導体スイッチQ1および第2ダイオードDi2の模式断面図。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a first diode Di1, a semiconductor switch Q1, and a second diode Di2 mounted on a third metal base plate 112 in FIG. 図3に示すブリッジ型双方向スイッチモジュールの変形例を示す図。The figure which shows the modification of the bridge type bidirectional | two-way switch module shown in FIG. 実施例2に係わるサステイン出力回路図。FIG. 6 is a sustain output circuit diagram according to the second embodiment. 実施例2によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図。FIG. 10 is a configuration diagram of a main part of a sustain output circuit module according to a second embodiment. 実施例3に係わるサステイン出力回路図。FIG. 10 is a sustain output circuit diagram according to the third embodiment. 実施例3によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図。FIG. 10 is a configuration diagram of a main part of a sustain output circuit module according to a third embodiment. 実施例4に係わるサステイン出力回路図。FIG. 10 is a sustain output circuit diagram according to the fourth embodiment. 実施例4によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図。FIG. 10 is a configuration diagram of a main part of a sustain output circuit module according to a fourth embodiment. 実施例5に係わるサステイン出力回路図。FIG. 10 is a sustain output circuit diagram according to the fifth embodiment. 実施例5によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図。FIG. 10 is a configuration diagram of a main part of a sustain output circuit module according to a fifth embodiment. 実施例6に係わるサステイン出力回路図。FIG. 10 is a sustain output circuit diagram according to the sixth embodiment. 実施例6によるサステイン出力回路モジュールの一要部構成図。FIG. 10 is a configuration diagram of a main part of a sustain output circuit module according to a sixth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

101…第1金属ベース板、102…第2金属ベース板、112…第3金属ベース板、130…金属細線、140…穴、141…第1金属ベース板、143…第2金属ベース板、144…第3金属ベース板、151…第1金属ベース板、153…第2金属ベース板、161…第1金属ベース板、163…第2金属ベース板、172…第1金属ベース板、173…第2金属ベース板、182…第1金属ベース板、184…第2金属ベース板、Di1…第1ダイオード、Di2…第2ダイオード、Di3…第3ダイオード、Di4…第4ダイオード、Di5…ダイオード、SW1…スイッチ、Q1…半導体スイッチ、Q41,Q42,Q51,Q52…半導体スイッチ、Di41,Di42,Di51,Di52…ダイオード、Du,Dd…ダイオード、N1,N2,N12,N34,N41,N42,N43,N44,N45,N51,N52,N53,N54,N61,N62,N63,N64,N71,N72,N73,N74,N81,N82,N83,N84,N85…節点、 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... 1st metal base board, 102 ... 2nd metal base board, 112 ... 3rd metal base board, 130 ... Metal fine wire, 140 ... Hole, 141 ... 1st metal base board, 143 ... 2nd metal base board, 144 ... 3rd metal base plate, 151 ... 1st metal base plate, 153 ... 2nd metal base plate, 161 ... 1st metal base plate, 163 ... 2nd metal base plate, 172 ... 1st metal base plate, 173 ... 1st 2 metal base plate, 182 ... 1st metal base plate, 184 ... 2nd metal base plate, Di1 ... 1st diode, Di2 ... 2nd diode, Di3 ... 3rd diode, Di4 ... 4th diode, Di5 ... diode, SW1 ... Switch, Q1 ... Semiconductor switch, Q41, Q42, Q51, Q52 ... Semiconductor switch, Di41, Di42, Di51, Di52 ... Diode, Du, Dd ... Die N1, N2, N12, N34, N41, N42, N43, N44, N45, N51, N52, N53, N54, N61, N62, N63, N64, N71, N72, N73, N74, N81, N82, N83 , N84, N85 ... nodes,

Claims (7)

複数の半導体素子を組み合せて所定の回路を構成する半導体モジュールであって、
第1金属ベース板と、第2金属ベース板とを備え、
前記第1金属ベース板は、前記回路の第1節点と接続され、かつ前記第1金属ベース板と同一電位とされた接合電極を有する第1半導体素子が載置され、
前記第2金属ベース板は、前記回路の第2節点と接続され、かつ前記第2金属ベース板と同一電位とされた接合電極を有する第2半導体素子が載置され、
前記第1及び第2金属ベース板と前記第1及び第2半導体素子の非接合電極とが、それぞれ金属細線で接続されて前記回路が構成されることを特徴とする半導体モジュール。
A semiconductor module that constitutes a predetermined circuit by combining a plurality of semiconductor elements,
A first metal base plate and a second metal base plate;
The first metal base plate is mounted with a first semiconductor element having a junction electrode connected to the first node of the circuit and having the same potential as the first metal base plate,
The second metal base plate is mounted with a second semiconductor element having a junction electrode connected to the second node of the circuit and having the same potential as the second metal base plate,
The semiconductor module according to claim 1, wherein the first and second metal base plates and the non-joining electrodes of the first and second semiconductor elements are connected by metal thin wires, respectively.
請求項1に記載の半導体モジュールにおいて、
前記所定の回路が双方向に電流が通過できるブリッジ型双方向スイッチであり、前記ブリッジ型双方向スイッチの一端が前記第1節点とされ、多端が前記第2節点とされるとともに、該第1節点と第2節点との間に、 前記第1節点に接続された第1ダイオードと、前記第2節点に接続された第2ダイオードとが逆直列で接続された第1ダイオード列と、
前記第1ダイオード列と並列に接続され、前記第1ダイオード列とは異なる極性で、前記第1節点に接続された第3ダイオードと、前記第2節点に接続された第4ダイオードとが逆直列で接続された第2ダイオード列と、
前記第1ダイオード列における前記第1のダイオードと前記第2のダイオードとの接続点である第3節点と、前記第2ダイオード列における前記第3ダイオードと前記第4ダイオードとの接続点である第4節点との間に接続された半導体スイッチと、
を含んでなることを特徴とする半導体モジュール。
The semiconductor module according to claim 1,
The predetermined circuit is a bridge-type bidirectional switch that allows current to pass in both directions. One end of the bridge-type bidirectional switch is the first node, and the other end is the second node. A first diode array in which a first diode connected to the first node and a second diode connected to the second node are connected in reverse series between the node and the second node;
A third diode connected in parallel to the first diode row, having a polarity different from that of the first diode row, connected to the first node, and a fourth diode connected to the second node is anti-series. A second diode string connected at
A third node, which is a connection point between the first diode and the second diode in the first diode row, and a connection point between the third diode and the fourth diode in the second diode row. A semiconductor switch connected between the four nodes;
A semiconductor module comprising:
請求項2に記載の半導体モジュールにおいて、
前記第1ダイオード列の第3節点が前記第1ダイオードおよび前記第2ダイオードのカソード電極側に対応し、前記第2ダイオード列の第4節点が前記第3ダイオードおよび前記第4ダイオードのアノード電極側に対応しており、
かつ前記半導体スイッチは、前記第3節点側がドレイン電極またはコレクタ電極で、前記第4節点側がソース電極またはエミッタ電極であることを特徴とする半導体モジュール。
The semiconductor module according to claim 2,
The third node of the first diode row corresponds to the cathode electrode side of the first diode and the second diode, and the fourth node of the second diode row is the anode electrode side of the third diode and the fourth diode. Corresponds to
The semiconductor switch is characterized in that the third node side is a drain electrode or a collector electrode, and the fourth node side is a source electrode or an emitter electrode.
請求項2または3に記載の半導体モジュールにおいて、
更に前記第3節点に対応した電位を有する第3金属ベース板を備え、
前記第1金属ベース板は、前記第1節点に対応した電位を有し、前記第2金属ベース板は、前記第2節点に対応した電位を有することを特徴とする半導体モジュール。
The semiconductor module according to claim 2 or 3,
A third metal base plate having a potential corresponding to the third node;
The semiconductor module, wherein the first metal base plate has a potential corresponding to the first node, and the second metal base plate has a potential corresponding to the second node.
請求項4に記載の半導体モジュールにおいて、
前記第1金属ベース板に、前記第1半導体素子として前記第3ダイオードを載置するとともに、該第3ダイオードのカソード電極を前記接合電極とし、
前記第2金属ベース板に、前記第2半導体素子として前記第4ダイオードを載置するとともに、該第4ダイオードのカソード電極を前記接合電極とし、
前記半導体スイッチのドレイン電極面またはコレクタ電極を接合電極として、かつ、前記第1ダイオードおよび前記第2ダイオードのカソード電極を接合電極として前記第3節点に接続するとともに、該半導体スイッチ、前記第1ダイオードおよび前記第2ダイオードを前記第3金属板に載置したことを特徴とする半導体モジュール。
The semiconductor module according to claim 4,
The third diode as the first semiconductor element is placed on the first metal base plate, and the cathode electrode of the third diode is used as the junction electrode.
The fourth diode as the second semiconductor element is placed on the second metal base plate, and the cathode electrode of the fourth diode is used as the junction electrode.
The semiconductor switch and the first diode are connected to the third node using the drain electrode surface or collector electrode of the semiconductor switch as a junction electrode and the cathode electrodes of the first diode and the second diode as junction electrodes. And a semiconductor module, wherein the second diode is mounted on the third metal plate.
前記半導体スイッチがMOSFET、IGBT、もしくはバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項5に記載の半導体モジュール。   The semiconductor module according to claim 5, wherein the semiconductor switch is a MOSFET, an IGBT, or a bipolar transistor. 複数のダイオードを含むブリッジ型双方向スイッチで構成された電力回収回路を有するプラズマディスプレイ装置において、
前記電力回収回路は、第1金属ベース板、及び第2金属ベース板を備え、
前記第1金属ベース板は、第1ダイオード素子が載置されとともに、該第1ダイオード素子のアノード電極が前記ブリッジ型双方向スイッチの第1節点と接続され、
前記第2金属ベース板は、第2ダイオード素子が載置されとともに、該第2ダイオード素子のカソード電極が前記ブリッジ型双方向スイッチの第1節点と接続され、
前記第1節点と前記第1ダイオード素子の接合電極とが同一電位とされるとともに、前記第2節点と前記第2ダイオード素子の接合電極とが同一電位とされ、
前記第1及び第2金属板と、前記第1ダイオード素子のカソード電極及び第2ダイオード素子のアノード電極とが、それぞれ金属細線で接続されることを特徴とする電力回収回路を有するプラズマディスプレイ装置。
In a plasma display device having a power recovery circuit composed of a bridge-type bidirectional switch including a plurality of diodes,
The power recovery circuit includes a first metal base plate and a second metal base plate,
The first metal base plate has a first diode element mounted thereon, and an anode electrode of the first diode element is connected to a first node of the bridge type bidirectional switch,
The second metal base plate has a second diode element mounted thereon, and a cathode electrode of the second diode element is connected to a first node of the bridge type bidirectional switch,
The first node and the junction electrode of the first diode element are set to the same potential, and the second node and the junction electrode of the second diode element are set to the same potential.
A plasma display apparatus having a power recovery circuit, wherein the first and second metal plates are connected to a cathode electrode of the first diode element and an anode electrode of the second diode element by a thin metal wire, respectively.
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