JP2009259990A - Semiconductor module - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、IGBT(insulated gate bipolar transistor)等の電圧駆動型半導体スイッチ素子からなる半導体モジュールに関するものであり、特に半導体モジュールの配線構造に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor module composed of a voltage-driven semiconductor switching element such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and more particularly to a wiring structure of the semiconductor module.
複数の半導体スイッチ素子が並列に接続された半導体モジュールにおいては、主電流により各半導体スイッチ素子のゲート・エミッタ間に誘導起電力が発生すると、各半導体スイッチ素子間においてゲート・エミッタ間電圧に差が発生し、各半導体スイッチ素子に流れる電流が不均一となり、半導体モジュールの信頼性が低下するという問題があった。 In a semiconductor module in which a plurality of semiconductor switch elements are connected in parallel, when an induced electromotive force is generated between the gate and emitter of each semiconductor switch element due to the main current, there is a difference in the gate-emitter voltage between the semiconductor switch elements. As a result, there is a problem that the current flowing through each semiconductor switching element becomes non-uniform and the reliability of the semiconductor module is lowered.
このような問題点を解決するための従来技術として、並列に接続された半導体スイッチ素子のエミッタ間接続導体に発生するリアクトル成分の電圧降下に相当する電圧を発生させる電圧源と、電圧源を介して半導体スイッチ素子を駆動する駆動手段を有し、リアクトル成分によるエミッタ電位の降下を電圧源によってゲート電位に加えることにより、各半導体スイッチ素子のゲート・エミッタ間電圧を均一にしたものがあった(特許文献1参照)。 As a conventional technique for solving such a problem, a voltage source that generates a voltage corresponding to a voltage drop of a reactor component generated in an inter-emitter connection conductor of semiconductor switch elements connected in parallel, and a voltage source There is a driving means for driving the semiconductor switch element, and a gate-emitter voltage of each semiconductor switch element is made uniform by applying a drop of the emitter potential due to the reactor component to the gate potential by a voltage source ( Patent Document 1).
上記特許文献1における各半導体スイッチ素子のエミッタ間接続導体に発生するリアクトル成分の電圧降下に相当する電圧をゲート電位に加える構造においては、主電流が流れるエミッタ側共通端子をゲート・エミッタ間電圧の基準電位とし、各半導体スイッチ素子のエミッタ配線における自己インダクタンスの差に起因して発生するゲート・エミッタ間の電圧差を均一にするものである。
In the structure in which the voltage corresponding to the voltage drop of the reactor component generated in the connection conductor between the emitters of each semiconductor switch element in
このような構造は、各半導体スイッチ素子のエミッタ配線の自己インダクタンスの差に起因して発生するゲート・エミッタ間の電圧差を均等化するものであるため、各半導体スイッチ素子のエミッタ配線と他配線との相互インダクタンス差に起因して発生するゲート・エミッタ間の電圧差を均一にすることはできなかった。 Such a structure equalizes the voltage difference between the gate and the emitter caused by the difference in self-inductance of the emitter wiring of each semiconductor switch element. The voltage difference between the gate and the emitter generated due to the mutual inductance difference cannot be made uniform.
また、エミッタ配線における自己インダクタンスのばらつきを避けるために、大電流である主電流が流れるエミッタ配線とは別に各半導体チップのエミッタ電極から微小な電流が流れる制御エミッタ配線を設けて、これをゲート・エミッタ間電圧の基準電位として、自己インダクタンスの影響を受けないようにした構造においては、上記特許文献1に示されたような各半導体スイッチ素子のエミッタ配線の自己インダクタンスの差に起因して発生する電圧降下をゲート電位に加える構造では、ゲート・エミッタ間の電圧を均等化し、各半導体スイッチ素子に流れる電流を同一にすることはできなかった。
In addition, in order to avoid variations in self-inductance in the emitter wiring, a control emitter wiring through which a minute current flows from the emitter electrode of each semiconductor chip is provided separately from the emitter wiring through which the main current, which is a large current, flows. In a structure that is not affected by the self-inductance as the reference potential of the emitter-to-emitter voltage, it is generated due to the difference in self-inductance of the emitter wiring of each semiconductor switch element as shown in
各半導体スイッチ素子に流れる電流が相違し、特定の半導体スイッチ素子に電流が集中すると、その半導体スイッチ素子の温度が上昇し、高温、低温を繰り返すことによって半導体モジュールの寿命が短くなったり、短絡した場合の耐久性を低下させてしまうという問題点があった。 If the current flowing through each semiconductor switch element is different and the current concentrates on a specific semiconductor switch element, the temperature of the semiconductor switch element rises, and the life of the semiconductor module is shortened or short-circuited by repeating high and low temperatures. In this case, there is a problem that durability of the case is lowered.
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、各半導体スイッチ素子に流れる電流を均一にし、寿命が長く信頼性の高い半導体モジュールを提供することを目的としたものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and has an object to provide a semiconductor module having a long life and high reliability by making the current flowing through each semiconductor switching element uniform. It is.
この発明に係る半導体モジュールは、複数の半導体スイッチ素子が並列に接続されるとともに、半導体スイッチ素子のコレクタ電極とコレクタ端子とを接続するコレクタ側配線と、半導体スイッチ素子のエミッタ電極とエミッタ端子とを接続するエミッタ側配線と、半導体スイッチ素子のゲート電極とゲート端子とを接続するゲート側配線と、半導体スイッチ素子の制御エミッタ電極と制御エミッタ端子とを接続する制御エミッタ側配線とを備えているものであって、エミッタ側配線および/または制御エミッタ側配線において発生する誘導起電力により生ずる複数の半導体スイッチ素子の制御エミッタ電極間の電位差と同等の電位差が複数の半導体スイッチ素子のゲート電極間に発生するように、ゲート側配線を形成したものである。 In the semiconductor module according to the present invention, a plurality of semiconductor switch elements are connected in parallel, a collector-side wiring connecting the collector electrode and the collector terminal of the semiconductor switch element, and an emitter electrode and an emitter terminal of the semiconductor switch element Equipped with emitter-side wiring to be connected, gate-side wiring for connecting the gate electrode and gate terminal of the semiconductor switch element, and control emitter-side wiring for connecting the control emitter electrode and control emitter terminal of the semiconductor switch element A potential difference equivalent to the potential difference between the control emitter electrodes of the plurality of semiconductor switch elements generated by the induced electromotive force generated in the emitter side wiring and / or the control emitter side wiring is generated between the gate electrodes of the plurality of semiconductor switch elements. Thus, the gate side wiring is formed.
この発明に係る半導体モジュールによれば、複数の半導体スイッチ素子が並列に接続されるとともに、半導体スイッチ素子のコレクタ電極とコレクタ端子とを接続するコレクタ側配線と、半導体スイッチ素子のエミッタ電極とエミッタ端子とを接続するエミッタ側配線と、半導体スイッチ素子のゲート電極とゲート端子とを接続するゲート側配線と、半導体スイッチ素子の制御エミッタ電極と制御エミッタ端子とを接続する制御エミッタ側配線とを備えているものであって、エミッタ側配線および/または制御エミッタ側配線において発生する誘導起電力により生ずる複数の半導体スイッチ素子の制御エミッタ電極間の電位差と同等の電位差が複数の半導体スイッチ素子のゲート電極間に発生するように、ゲート側配線を形成したので、各半導体スイッチ素子に印加されるゲート電圧のばらつきを小さくし、流れる電流を同一にし、信頼性の高い半導体モジュールを得ることができる。 According to the semiconductor module of the present invention, the plurality of semiconductor switch elements are connected in parallel, the collector-side wiring connecting the collector electrode and the collector terminal of the semiconductor switch element, and the emitter electrode and the emitter terminal of the semiconductor switch element An emitter-side wiring for connecting the gate electrode and the gate terminal of the semiconductor switch element, and a control emitter-side wiring for connecting the control emitter electrode and the control emitter terminal of the semiconductor switch element. A potential difference equivalent to the potential difference between the control emitter electrodes of the plurality of semiconductor switch elements generated by the induced electromotive force generated in the emitter side wiring and / or the control emitter side wiring is between the gate electrodes of the plurality of semiconductor switch elements. As the gate side wiring is formed, The gate voltage applied to the body switch element can be reduced, the flowing current can be made the same, and a highly reliable semiconductor module can be obtained.
実施の形態1.
以下この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図1はこの発明の実施の形態1による半導体モジュール1の内部配線構造を示す斜視図、図2は図1においてコレクタ側配線のみを取り出して示した斜視図、図3はエミッタ側配線及び制御エミッタ側配線のみを示す斜視図、図4は同じく平面図、図5はゲート側配線のみを示す斜視図、図6は同じく平面図、図7はコレクタ側配線における電流の経路を示すための平面図、図8はエミッタ側配線における電流の経路を示すための平面図、図9は半導体モジュール1の簡略回路図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a perspective view showing an internal wiring structure of a
図において、半導体スイッチ素子を構成する複数(図1では2個)のIGBTチップ2a,2bはコレクタパターン3a,3b上に載置されるとともに、各IGBTチップ2a,2bのコレクタ電極とコレクタパターン3a,3bははんだ等により接続されている。コレクタパターン3a,3bとエミッタパターン4a,4bは絶縁板5a,5b上に配置されるとともに、コレクタパターン3a,3bとエミッタパターン4a,4bとの間には一定の絶縁距離が設けられている。絶縁板5a,5bはベース板6上に配置されている。ベース板6は半導体モジュール1を構成する基板であり、IGBTチップ2a,2bは半導体モジュール1の基板上に設置されることになる。
In the figure, a plurality (two in FIG. 1) of
エミッタパターン4a,4bとIGBTチップ2a,2bのエミッタ電極はボンディングワイヤ7a,7bによって接続される。コレクタ端子8aとコレクタパターン3a,3bはコレクタ中継導体10aを介して接続され、これによりコレクタ側配線が構成される。又エミッタ端子9aとエミッタパターン4a,4bはエミッタ中継導体11aを介して接続され、これによりエミッタ側配線が構成されている。
The emitter patterns 4a and 4b and the emitter electrodes of the
IGBTチップ2a,2bの制御用の配線であるゲート中継導体18と制御エミッタ中継導体19はベース板6に対して平行になるように配置されるとともに、一定の距離をあけて配置されている。ゲート中継導体18にはゲート電源接続用の正極側端子であるゲート端子20が配置されるとともに、制御エミッタ中継導体19にはゲート電源接続用の負極側端子である制御エミッタ端子21が配置される。
The
図5に示すように、ゲート中継導体18とIGBTチップ2a,2bのゲート電極は、ゲートワイヤ12a,12b、ゲートパターン14a,14b、ゲートピン16a,16bを介して接続され、これらによりゲート側配線が構成されている。又図3に示すように、制御エミッタ中継導体19とIGBTチップ2a,2bの制御エミッタ電極は、制御エミッタワイヤ13a,13b、制御エミッタパターン15a,15b、制御エミッタピン17a,17bを介して接続され、これらにより制御エミッタ側配線が構成されている。
As shown in FIG. 5, the
ゲートパターン14a,14bと制御エミッタパターン15a,15bは絶縁板5c,5d上で一定の絶縁距離を隔てて配置される。そしてコレクタ電極とエミッタ電極間には主電流が流れるとともに、この主電流を通電させ、又遮断するための電圧信号がゲート電極と制御エミッタ電極間に加えられる。
The gate patterns 14a and 14b and the control emitter patterns 15a and 15b are arranged on the
IGBTチップ2a,2b、コレクタパターン3a,3b、エミッタパターン4a,4b、絶縁板5a,5b,5c,5d、ゲートパターン14a,14b、制御エミッタパターン15a,15bはベース板6上に載置される。図6に示すように、ゲート中継導体18は略ロの字型に形成されるとともに、図4に示すように、制御エミッタ中継導体19は略コの字型に形成され、ゲート中継導体18と制御エミッタ中継導体19はプリント基板等によりほぼ同一寸法に形成されるとともに、互いに平行に、かつ基板となるベース板6側から見て積層されるように配置される。
ゲート中継導体18の一部分であって、制御エミッタ中継導体19と重なり合っていない部分は、エミッタ中継導体11aに接近して配置される。図2においては、コレクタ側の配線であるコレクタパターン3a,3b、コレクタ端子8a、コレクタ中継導体10aのみを取り出して示している。
A portion of the
又図3においては、エミッタ側の配線であるエミッタパターン4a,4b、ボンディングワイヤ7a,7b、エミッタ端子9a、エミッタ中継導体11a、制御エミッタ側の配線である制御エミッタワイヤ13a,13b、制御エミッタパターン15a,15b、制御エミッタピン17a,17b、制御エミッタ中継導体19のみを取り出して示している。
In FIG. 3, emitter patterns 4a and 4b which are wiring on the emitter side, bonding wires 7a and 7b, emitter terminal 9a, emitter relay conductor 11a,
図4に示すように、エミッタ側配線と制御エミッタ側配線は、IGBTチップ2a,2bのエミッタ電極、ボンディングワイヤ7a,7b、エミッタパターン4a,4b、エミッタ中継導体11a、制御エミッタワイヤ13a,13b、制御エミッタパターン15a,15b、制御エミッタピン17a,17b、制御エミッタ中継導体19によって閉ループを形成している。
As shown in FIG. 4, the emitter-side wiring and the control emitter-side wiring include the emitter electrodes of the
図5においては、ゲート側の配線であるゲートワイヤ12a,12b、ゲートピン16a,16b、ゲート中継導体18のみを取り出して示している。更に図6に示すように、ゲート側配線は閉ループを形成している。
In FIG. 5, only the gate wires 12a and 12b, the gate pins 16a and 16b, and the
図7において、主電流は、コレクタ端子8aから半導体モジュール内に入り、コレクタ中継導体10aで2方向に分流し、コレクタパターン3a,3bを通って、IGBTチップ2a,2bのコレクタ電極に流れ込む。図8において、IGBTチップ2a,2bのエミッタ電極から流れ出た電流は、ボンディングワイヤ7a,7b、エミッタパターン4a,4bを通り、エミッタ中継導体11aにおいて、分流されていた電流が合流し、エミッタ端子9aから半導体モジュール1の外に流れ出る。
In FIG. 7, the main current enters the semiconductor module from the collector terminal 8a, is divided in two directions by the collector relay conductor 10a, and flows into the collector electrodes of the
矢印Aで示されるコレクタ中継導体10aを流れる電流経路と、矢印Bで示されるエミッタ中継導体11aを流れる電流経路は半導体モジュールの対称線29に対して非対称の関係となる。これに対して、図7において、矢印Aを除く電流経路は対称線29に対し対称の関係となっており、又図8において、矢印Bを除く電流経路は対称線29に対し対称の関係となっている。なお、対称線29は、IGBTチップ2a,2bを結ぶ線分の垂直二等分線によって定義される。
The current path flowing through the collector relay conductor 10a indicated by the arrow A and the current path flowing through the emitter relay conductor 11a indicated by the arrow B are asymmetric with respect to the
半導体モジュール1には周波数の大きな電流が流れるので、電流により形成される磁束は時間とともに変化し、他の配線に誘導起電力を発生させる場合がある。誘導起電力がゲート配線やエミッタ配線に発生すると、並列接続されたIGBTチップ2a,2bのゲート−エミッタ間電圧を不均等にさせる場合があり、この場合、並列接続されたIGBTチップ2a,2bに流れる電流が不均一になる。
Since a large frequency current flows through the
矢印Aと矢印Bを除く電流経路は対称線29に対し対称の関係となっており、又図4,図6において、ボンディングワイヤ7a,7b、エミッタパターン4a,4b、エミッタ中継導体11a、制御エミッタワイヤ13a,13b、制御エミッタパターン15a,15b、制御エミッタピン17a,17b、制御エミッタ中継導体19からなるエミッタ側配線と、ゲートワイヤ12a,12b、ゲートピン16a,16b、ゲート中継導体18からなるゲート側配線も対称線29に対しほぼ対称となるよう形成されているので、矢印Aと矢印Bを除く電流によってエミッタ側配線とゲート側配線に発生する誘導起電力においては、対称線29を対称にして左右ほぼ同等に発生し、従ってIGBT2a、2bのゲート・エミッタ間電圧に対してほぼ同等な影響を及ぼすため、問題とはならない。
The current paths excluding the arrows A and B are symmetrical with respect to the
一方、矢印Aと矢印Bで示される電流は対称線29に対し非対称の関係となっており、対称線29を対称にして左右のエミッタ側配線とゲート側配線に大きさの異なる誘導起電力を発生させる。特に矢印Aと矢印Bの電流と平行な関係に位置するエミッタ側配線とゲート側配線に発生する誘導起電力が大きい。これは矢印Aと矢印Bにより示される電流によって発生する磁束の影響を最も受けやすいからである。
On the other hand, the currents indicated by the arrows A and B have an asymmetric relationship with respect to the
そこで以上の点を考慮し、本発明においては、ゲート中継導体18をエミッタ中継導体11a及び制御エミッタ中継導体19に対して平行になるように、積層させて配置したものである。このように構成したことにより、図4に示すように、矢印Aと矢印Bで示されるコレクタ側配線やエミッタ側配線に流れる主電流の時間変化によって磁束が鎖交すると、エミッタ側配線及び制御エミッタ側配線には誘導起電力CとDが発生する。また、図6において、矢印Aと矢印Bで示されるコレクタ側配線やエミッタ側配線に流れる主電流の時間変化によって磁束が鎖交すると、ゲート側配線にも誘導起電力EとFが発生する。
Therefore, in consideration of the above points, in the present invention, the
ゲート側配線とエミッタ側配線及び制御エミッタ側配線は上述のように接近して積層させるように配置されているので、磁束によって発生する誘導起電力CとE、DとFはほぼ同等である。また、誘導起電力CとEの大きさは、矢印Aと矢印Bにより示される電流に近いため、DとFより大きい。IGBTチップ2aと2bの制御エミッタ電極は、誘導起電力Cが発生するエミッタ中継導体11aと誘導起電力Dが発生する制御エミッタ中継導体19の間に位置しているので、IGBTチップ2aと2bの制御エミッタ電極間の電圧差(電位差)をV1とすると、D<V1<Cとなる。また、IGBTチップ2aと2bのゲート電極は、誘導起電力Eが発生するゲート中継導体18と誘導起電力Fが発生するゲート中継導体18の間に位置しているので、IGBTチップ2aと2bのゲート電極間の電圧差(電位差)をV2とすると、F<V2<Eとなる。CとE、DとFの値はほぼ同等であり、かつIGBTチップ2a、2bそれぞれのゲート電極と制御エミッタ電極はほぼ同じ位置に存在しているので、IGBTチップ2aと2bのゲート電極間に発生する電圧差V2とIGBTチップ2aと2bの制御エミッタ電極間に発生する電圧差V1もほぼ同等となる(V1≒V2)。
Since the gate side wiring, the emitter side wiring, and the control emitter side wiring are arranged so as to be stacked close to each other as described above, the induced electromotive forces C and E, D, and F generated by the magnetic flux are substantially equal. The induced electromotive forces C and E are larger than D and F because they are close to the currents indicated by the arrows A and B. Since the control emitter electrodes of the
従って、IGBTチップ2aにおけるゲート・エミッタ間の電圧とIGBTチップ2bにおけるゲート・エミッタ間の電圧も等しくなり、IGBTチップ2aとIGBTチップ2bに流れる電流を均等にすることができる。
Therefore, the gate-emitter voltage in the
実施の形態2.
図10はこの発明の実施の形態2による半導体モジュールの内部配線構造を示す斜視図である。本実施形態による半導体モジュールは、ベース板6、ベース板6上の第1の半導体モジュール27、第2の半導体モジュール28、ゲート中継導体182、制御エミッタ中継導体192で構成されている。第1の半導体モジュール27内の部品と第2の半導体モジュール28内の部品は、同一の材料及び寸法で構成されるとともに、同一の配置構成を施されている。
10 is a perspective view showing an internal wiring structure of a semiconductor module according to
第1の半導体モジュール27内では、複数の半導体スイッチ素子からなるIGBTチップ2a,2bがコレクタパターン3a,3b上に載置されるとともに、第2のモジュール28内ではIGBTチップ2c,2dがコレクタパターン3c,3d上に載置される。そして各IGBTチップ2a,2b,2c,2dのコレクタ電極とコレクタパターン3a,3b,3c,3dははんだ等により接続されている。
In the
コレクタパターン3a,3b,3c,3dとエミッタパターン4a,4b,4c,4dは絶縁板5a,5b,5e,5f上に配置されるとともに、コレクタパターン3a,3b,3c,3dとエミッタパターン4a,4b,4c,4dとの間には一定の絶縁距離が設けられている。 Collector patterns 3a, 3b, 3c, 3d and emitter patterns 4a, 4b, 4c, 4d are arranged on insulating plates 5a, 5b, 5e, 5f, and collector patterns 3a, 3b, 3c, 3d and emitter patterns 4a, 4d A constant insulation distance is provided between 4b, 4c and 4d.
エミッタパターン4a,4b,4c,4dとIGBTチップ2a,2b,2c,2dのエミッタ電極はボンディングワイヤ7a,7b,7c,7dによって接続される。コレクタ端子8a,8bとコレクタパターン3a,3b,3c,3dはコレクタ中継導体10a,10bを介して接続されることにより、コレクタ側配線が構成される。又エミッタ端子9a,9bとエミッタパターン4a,4b,4c,4dはエミッタ中継導体11a,11bを介して接続されることにより、エミッタ側配線が構成される。
The emitter patterns 4a, 4b, 4c, 4d and the emitter electrodes of the
当該半導体モジュールのコレクタ端子8aとコレクタ端子8bとは外部配線(図示せず)によって並列に接続されるとともに、エミッタ端子9aとエミッタ端子9bも外部配線(図示せず)によって並列に接続される。従って半導体モジュール内のIGBTチップ2a,2b,2c,2dは互いに並列に接続されることとなる。
The collector terminal 8a and the collector terminal 8b of the semiconductor module are connected in parallel by an external wiring (not shown), and the emitter terminal 9a and the emitter terminal 9b are also connected in parallel by an external wiring (not shown). Therefore, the
IGBTチップ2a,2b,2c,2dの制御用の配線であるゲート中継導体182と制御エミッタ中継導体192はベース板6に対して平行になるように、かつベース板6側から見て重なるように配置されるとともに、一定の距離をあけて配置されている。ゲート中継導体182にはゲート電源接続用の正極側端子であるゲート端子20が配置され、制御エミッタ中継導体192にはゲート電源接続用の負極側端子である制御エミッタ端子21が配置される。
The
ゲート中継導体182とIGBTチップ2a,2b,2c,2dのゲート電極は、ゲートワイヤ12a,12b,12c,12d、ゲートパターン14a,14b,14c,14d、ゲートピン16a,16b,16c,16dを介して接続されることによりゲート側配線が構成される。又制御エミッタ中継導体192とIGBTチップ2a,2b,2c,2dの制御エミッタ電極は、制御エミッタワイヤ13a,13b,13c,13d、制御エミッタパターン15a,15b,15c,15d、制御エミッタピン17a,17b,17c,17dを介して接続されることにより制御エミッタ側配線が構成される。
The
ゲートパターン14a,14b,14c,14d、制御エミッタパターン15a,15b,15c,15dは絶縁板5c,5d,5g,5h上で一定の絶縁距離を隔てて配置される。図11はエミッタ側配線及び制御エミッタ側配線のみを示す平面図である。
The gate patterns 14a, 14b, 14c, and 14d and the control emitter patterns 15a, 15b, 15c, and 15d are arranged on the insulating
図12はゲート側配線のみを示す平面図である。ゲート中継導体182と制御エミッタ中継導体192はプリント基板等により形成されるとともに、互いに平行に、かつ積層されるように配置される。又ゲート中継導体182の一部分であって、制御エミッタ中継導体192と重なり合っていない部分は、エミッタ中継導体11a,11bに対して平行、かつ積層されるように配置される。
FIG. 12 is a plan view showing only the gate-side wiring. The
対称線29に対し、非対称な電流経路は矢印A,Bと矢印G,Hであり、対称線29を対称にして左右のエミッタ側配線とゲート側配線に大きさの異なる誘導起電力を発生させる。特に矢印A,Bと矢印G,Hの電流と平行な関係に位置するエミッタ側配線とゲート側配線に発生する誘導起電力が大きい。
Asymmetrical current paths with respect to the
また、本実施形態においては、対称線29に対し、非対称な電流経路が多く形成される複雑な構造のため、これらと平行をなすエミッタ側配線とゲート側配線には多くの電流成分による誘導起電力が発生し、ゲート電極と制御エミッタ電極間の電圧を均等化することは一層困難となる。
In the present embodiment, because of the complicated structure in which many asymmetric current paths are formed with respect to the
そこで以上の点を考慮し、本実施形態においては、ゲート中継導体182を略日の字型に構成するとともに、エミッタ中継導体11a,11bと制御エミッタ中継導体192に接近させて配置したものである。
Therefore, in consideration of the above points, in the present embodiment, the
このように構成したことにより、エミッタ側配線には誘導起電力C,D,Iが発生し、ゲート側配線には誘導起電力E,F,Jが発生する。ゲート側配線とエミッタ側配線は上述のように接近して配置されているので、磁束によって発生する誘導起電力CとE、DとF、IとJはほぼ同等である。 With this configuration, induced electromotive forces C, D, and I are generated in the emitter-side wiring, and induced electromotive forces E, F, and J are generated in the gate-side wiring. Since the gate-side wiring and the emitter-side wiring are arranged close to each other as described above, the induced electromotive forces C and E, D and F, and I and J generated by the magnetic flux are almost equal.
従って、対称線29に対し、非対称な電流経路が多く形成される構造であっても、IGBTチップ2a,2b,2c,2dのゲート電極間に発生する電圧とIGBTチップ2a,2b,2c,2dの制御エミッタ電極間に発生する電圧をほぼ同等にすることができるので、IGBTチップ2a,2b,2c,2dのゲート電極と制御エミッタ電極間の電圧を均等にし、IGBTチップ2a,2b,2c,2dに流れる電流を均等にすることができる。上記実施の形態1,2においては、IGBTチップを2個又は4個並列に設けた場合を示したが、IGBTチップを6,8・・・・・と増やすこともでき、それに伴いゲート中継導体の形体を形成することができる。
Therefore, even if the structure has many asymmetric current paths with respect to the
実施の形態3.
図13はこの発明の実施の形態3による半導体モジュールの内部配線構造を示す斜視図、図14はエミッタ側配線及び制御エミッタ側配線のみを示す平面図、図15はゲート側配線のみを示す平面図である。
13 is a perspective view showing an internal wiring structure of a semiconductor module according to
矢印Aと矢印Bを除く電流経路は対称線29に対し対称の関係となっており、またエミッタ側配線とゲート側配線も対称線29に対しほぼ対称となるよう形成されている。これに対して、矢印A,Bで示される電流経路は半導体モジュールの対称線29に対して非対称の関係になっており、対称線29を対称にして左右のエミッタ側配線とゲート側配線に大きさの異なる誘導起電力を発生させる。特に矢印Aと矢印Bの電流と平行な関係に位置し、かつ矢印Aと矢印Bの径路長と同一の径路長を有するエミッタ側配線とゲート側配線に発生する誘導起電力が大きい。
The current paths excluding the arrows A and B are symmetrical with respect to the
そこで以上の点を考慮し、本発明においては、図14,15に示すように、ゲート中継導体183とエミッタ中継導体11aと制御エミッタ中継導体19のうち、矢印Aと矢印Bの電流と平行な関係に位置し、かつ矢印Aと矢印Bの径路長と同一の径路長を有する部分を互いに接近して積層されるように配置した。即ち本実施形態においては、図5,図6に示すようにゲート中継導体全体を略ロの字型に構成するのではなく、矢印Aと矢印Bの径路長と同一の径路長を有する部分にのみ対応するように略ロの字型を形成したものである。
Therefore, in consideration of the above points, in the present invention, as shown in FIGS. 14 and 15, the
上記のように構成したことにより、エミッタ側配線には誘導起電力C,Dが発生し、ゲート側配線には誘導起電力E,Fが発生する。ゲート側配線とエミッタ側配線は上述のように接近して配置されているので、磁束によって発生する誘導起電力CとE、DとFはほぼ同等である。 With the above configuration, induced electromotive forces C and D are generated in the emitter side wiring, and induced electromotive forces E and F are generated in the gate side wiring. Since the gate-side wiring and the emitter-side wiring are arranged close as described above, the induced electromotive forces C and E, D, and F generated by the magnetic flux are almost equal.
従って、IGBTチップ2aと2bのゲート電極間に発生する電圧とIGBTチップ2aと2bの制御エミッタ電極間に発生する電圧をほぼ同等にすることができるので、IGBTチップ2aと2bのゲート電極と制御エミッタ電極間の電圧を均等にし、IGBTチップ2aと2bに流れる電流を均等にすることができるとともに、実施の形態1の場合に比べて、ゲート中継導体183のサイズを小型化することができるので、図1に示されるような構造を有するゲート中継導体18では設置スペースの関係上ゲート中継導体18を設置できないような場合でも、図13に示すようにゲート中継導体183を構成することにより設置スペースの制約があるような場合でもゲート中継導体183を設置することができる。
Accordingly, since the voltage generated between the gate electrodes of the
1 半導体モジュール、2a,2b,2c,2d IGBTチップ、
8a,8b コレクタ端子、9a,9b エミッタ端子、20 ゲート端子、
21 制御エミッタ端子、29 対称線。
1 Semiconductor module, 2a, 2b, 2c, 2d IGBT chip,
8a, 8b collector terminal, 9a, 9b emitter terminal, 20 gate terminal,
21 Control emitter terminal, 29 symmetry line.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008106331A JP2009259990A (en) | 2008-04-16 | 2008-04-16 | Semiconductor module |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPWO2014014012A1 (en) * | 2012-07-19 | 2016-07-07 | 三菱電機株式会社 | Power semiconductor module |
US11271043B2 (en) | 2017-04-19 | 2022-03-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor module and power conversion apparatus |
-
2008
- 2008-04-16 JP JP2008106331A patent/JP2009259990A/en active Pending
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