JP2568551Y2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は半導体装置に係り、特に
半導体装置の電極取り出し構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２と図３は従来の半導体装置の制御電
極構造を示すもので、１はカソード電極、２はカソード
電極１の外周に位置して形成された制御電極としてのゲ
ート電極、３はゲート電極２にゲート信号を供給するた
めのリング状のリードフレーム、４はリードフレームの
尾部、５は絶縁物、６はバネ、７は熱緩衝板である。

【０００３】電流駆動型の半導体スイッチであるサイリ
スタをターンオンさせる時、図４に示すように、一点の
ゲートにオン信号を入力すると、時間を追って素子全面
に通電される領域８が広がって行く。言い換えると、通
電面積が広がるのに時間がかかる。このため、急峻なア
ノード電流上昇率でターンオンさせると、通電面積が小
さい時にターンオンによる損失が集中し、電力損失の密
度が高くなる。電力損失は熱に変るが、ある温度になる
と熱破壊を起こす。この電力集中を緩和するためにセン
ターにゲートを形成したセンターゲート型サイリスタ
や、カソードのまわりを囲むリング状にゲートを形成し
たリングゲート型のサイリスタが開発されている。

【０００４】リングゲート型サイリスタは、図３に示す
ようなケースの構造で、ゲート電極２をリードフレーム
３を使ってケースの外へ取り出す。リードフレーム２は
ドーナツ状のリングにゲート取り出し用の尾部４が付い
ている。この構造では、１０⁸Ａ／ｓｅｃを越えるアノ
ード電流上昇率でターンオンさせるとリードフレーム３
の尾部４の周辺からカソード１の導通領域８ａが始まる
ので、電力密度が高くなり熱破壊を起こすことになる。

【０００５】この熱破壊を緩和する目的で、ゲート（ベ
ース）取り出し口を２つとし、素子の対角等距離になる
ように配置することが考えられる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】しかし、素子の面積が
大面積化したり、より高いｄｉ／ｄｔ耐量と高いピーク
電流が求められるようになると、対角線上の両端から導
通面積が広がって行き、例えばカソード半径をｒとする
と、流れた電流がピーク値になった時はゲート取り出し
口を中心にｒの距離にあるカソードのみがオン状態にな
ると仮定する。この場合、素子は、ピーク電流値で全カ
ソード面積πｒ²中

【０００７】

【数１】

【０００８】で約２／３強の面積で導通する。

【０００９】そのため、カソード面積を増やすためにカ
ソード半径を２ｒとして上記と同様の主回路を用いてタ
ーンオンさせることも考えられる。この場合でもピーク
電流になった時にゲート取り出し口を中心にｒの距離に
あるカソードがオン状態になると想定できるので導通面
積は殆んど変らない。すなわち、カソード面積を４倍に
増やしてその１／５〜１／６程度の面積に電力が集中
し、カソード面積を増やす分だけ高いアノード電流上昇
率とピーク電流が得られなくなってしまう。

【００１０】本考案は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は半導体素子に４個以上の対称点から同
時に制御信号を与えるようにすることにより、ターンオ
ン時の耐量とピーク電流値を向上させた半導体装置を提
供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本考案は上記目的を達成
するために、交互に極性の異なる半導体層を交互に配置
し少なくとも２つの接合領域を有する半導体素子に制御
信号を供給するための制御電極部を設けてなる半導体装
置において、前記半導体素子のカソード電極の外周部に
沿って設けられて半導体素子のカソード電極に対して点
弧電流を流すためのリードフレームと、このリードフレ
ームに周方向等間隔又はカソードの中心に対して対称に
配設された複数の電極端子部と、この各電極端子部のう
ち隣り合うもの同志を２個づつ接続する複数の接続フレ
ームと、これらの接続フレームを橋絡する橋絡フレーム
によって前記制御電極部を形成する。

【００１２】

【作用】制御電極から入力される制御信号は同じ距離を
経て取り出し口に到達し、この取り出し口近傍で、ほぼ
同時にターンオン領域が形成される。ターンオンし始め
た所からターンオン損失によって発熱するが、これが分
散され、耐量が向上する。

【００１３】

【実施例】以下に本考案の実施例を図１を参照しながら
説明する。

【００１４】図１は本考案の実施例による半導体装置を
示すもので、円板状のカソード１の外周部近傍には制御
極であるリング状のゲートが配置されており、このゲー
トにはリング状のリードフレーム３が電気的に接続され
ている。リードフレーム３には、その円周に沿って等間
隔又はカソード１の中心に関して対称になるようゲート
取り出し口である電極端子片（９ａ，９ｂ）と（９ｃ，
９ｄ）が設けられている。電極端子片９ａと９ｃは接続
フレーム１０ａによって接続され、電極端子片９ｂと９
ｄは接続フレーム１０ｂによって接続されている。さら
に、接続フレーム１０ａと１０ｂの中間地点を橋絡フレ
ーム１１で接続するとともに、リードフレーム１１には
尾部１２を設ける。

【００１５】すなわち、上記実施例においては、リード
フレームのゲート取り出し口を４つとした。この取り出
し口は、相互インダクタンスを減らすために対称性が重
要であり、４個，８個，１６個と２のべき乗数箇で数の
多い事が望ましい。また、これらの取り出し口は等間隔
に配置する事が望ましい。上記実施例ではゲート取り出
し口が４つであるので９０°おきに配置した。これらの
ゲート取り出し口隣り同志のものを各々接続しその中間
点同志を接続する。その接続フレームの中間からゲート
端子へリードフレームの尾部を通して接続する。

【００１６】ゲート取り出し口が８箇の場合も、隣り同
志のものを各々接続し、この中間点同志を接続し更にそ
の接続フレームの中間点をその隣り同志の接続フレーム
中間点と接続する。その接続フレームの中間からゲート
端子へリードフレームの尾部を通して接続する。ゲート
取り出し口が更に倍のときは、接続フレームの中間同志
を隣りのそれともう一回多く接続する。つまり、ゲート
取り出し口は２のべき乗個にする必要がある。

【００１７】このように接続すればゲート端子から入力
されるゲート信号は同じ距離を経て各ゲート取り出し口
に到達する。このゲート取り出し口近傍で、図１に示す
ように、ほぼ同時にターンオン領域１３ａ〜１３ｄが形
成される。ターンオンし始めた所からターンオン損失に
よって発熱するがこれが分散され、耐量が向上する。ま
た、ゲート取り出し口の配置を取り出し口の数に対して
均等に配置すれば更に耐量が向上する。

【００１８】例えば、ゲート取り出し口が２個の場合は
ｄｉ／ｄｔ＝１０⁸Ａ／ｓｅｃ，ピーク電流１００Ａま
でしか耐量がなかった素子が、図１に示すようなフレー
ム構造としただけでｄｉ／ｄｔ＝２×１０⁸Ａ／ｓｅ
ｃ，ピーク電流２００Ａまでターンオン耐量が向上し
た。

【００１９】

【考案の効果】本考案は以上の如くであって、制御電極
部として半導体素子に均等かつ同時に制御信号を供給で
きる電極構造としたから、ターンオン時の素子実効面積
が拡大し、ターンオンによるｄｉ／ｄｔ耐量とピーク電
流値を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例による半導体装置の平面図。

【図２】従来の半導体装置の平面図。

【図３】従来の半導体装置の部分断面図。

【図４】従来の半導体装置のターンオン状態を示す説明
図。

【符号の説明】

１…ゲート電極、３…リードフレーム、９ａ〜９ｃ…電
極端子片、１０ａ，１０ｂ…接続フレーム、１１…橋絡
フレーム、１２…橋絡フレームの尾部、１３ａ〜１３ｄ
…ターンオン領域。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 交互に極性の異なる半導体層を交互に配
   置し少なくとも２つの接合領域を有する半導体素子に制
   御信号を供給するための制御電極部を設けてなる半導体
   装置において、 前記半導体素子のカソード電極の外周部に沿って設けら
   れて半導体素子のカソード電極に対して点弧電流を流す
   ためのリードフレームと、このリードフレームに周方向
   等間隔又はカソードの中心に対して対称に配設された複
   数の電極端子部と、この各電極端子部のうち隣り合うも
   の同志を２個づつ接続する複数の接続フレームと、これ
   らの接続フレームを橋絡する橋絡フレームによって前記
   制御電極部を形成したことを特徴とする半導体装置。